阿糖腺苷的毒性反应与剂量成正比。
1、消化系统：静脉给药剂量超过20mg/kg时，大多会出现消化道的不良反应，常见恶心、呕吐、腹痛、腹泻、便秘、食欲减退和体重减轻，常在用药第2、3天开始，继续给药，反应可在1～4天内减轻。尚可出现暂时性氨基转移酶升高和血总胆红素升高。也有发生呕血的报道。
2、中枢神经系统：偶见震颤、眩晕、幻觉、共济失调、癫痫发作、精神症状和意识模糊等，其发生与剂量有关，通常停药后可自行消退。也有出现头痛和脑病的报道，后者常难以与原发病相识别，多发生于肝、肾功能不全者。另有霍奇金病患者使用本药发生暂时性运动性失语症的报道。
3、血液系统：可出现血红蛋白减少、血细胞比容下降、白细胞减少、血小板减少、网织红细胞减少等，大多不必停药，且在疗程结束后3～5天恢复。静脉给药每天剂量超过20mg/kg时，可引起骨髓抑制，偶有骨髓内巨幼红细胞增多。
4、内分泌/代谢：有报道本药可引起抗利尿激素异常分泌综合征和血钠过低。
5、皮肤：可出现皮疹、瘙痒等。
6、局部反应：(1)静脉滴注部位可出现疼痛和血栓性静脉炎，大多在停药后消退；(2)局部眼科用药时，常引起暂时性烧灼、痒等轻度刺激感，也可出现流泪、异物感、结膜充血、表浅点状角膜炎、疼痛、怕光等反应。
7、致突变与致癌性：动物实验显示本药可致突变，致肝、肾、甲状腺、小肠等肿瘤，体外测定也显示本药可致人体白细胞染色体断裂和畸形，但其意义尚未阐明。
8、致畸性：动物实验表明本药有致畸作用。
9、其他：可出现发热、全身乏力。