1. 허용량 이상의 일산화이수소를 섭취할 경우 두통·경련·혼란·의식불명 등의 증세가 나타나며 심할 경우 사망한다.
2. 흡입할 경우 더욱 위험한데, 무의식 중에 일산화이수소를 극미량이라도 흡입할 경우 인체에 치명적일 수 있으며, 그보다도 적은 양의 DHMO만 기도에 접촉해도 기침과 인후통을 유발한다. 다량의 DHMO에 호흡기가 노출되면 일산화이수소는 폐의 폐표면 활성제를 치명적으로 손상시키고, 그 결과 폐포가 찌그러져 버린다. 이 경우 인간을 포함한 대부분의 포유동물은 응급처치가 없다면 몇만분에 일 빼고는 다 사망한다.
3. 기체 상태의 일산화이수소에 노출될 경우 화상을 입을 수 있으며, 다량 노출될 경우 피부 손상과 감염으로 인해 사망한다. 고체 상태의 일산화이수소에 장시간 노출될 경우 피부 손상이 생기며, 심할 경우 영구적 피부 손상으로 인해 해당 부위를 절단해야 한다. 액체 상태의 일산화이수소에 장시간 피부가 노출될 경우 피부 박리 등의 영구적 피부 손상이 생길 수 있다.
4. 일산화이수소는 인체에 치명적인 알레르기를 일으킬 수 있다.
5. 이러한 인체 유해성 때문에 독재정권에서 고문 수단으로도 자주 이용되었다. 일설에는 사이안화포타슘을 먹고도 멀쩡했던 불사신 라스푸틴도 일산화이수소에 대한 호흡기 노출로 인해 사망했다고 한다.
6. 일산화이수소는 플로리다, 뉴올리언스 등지에서 나타나는 대형 폭풍을 포함한 미국의 중서부 지방에 나타나는 치명적인 사이클론, 엘니뇨 현상 등에 막대한 영향을 끼친다. 또한 아황산, 이산화질소, 이산화탄소 등과 반응하여 산성비의 원인이 된다.
7. 일산화이수소는 복어, 독사, 독거미 등 맹독성 생물이 생장하고 번식하는 데 반드시 필요하다. 독성 물질을 체내에서 생성하는 등의 여러 물질대사 과정에서 일산화이수소를 반드시 요구하기 때문이다. 이런 맹독성 생물이 섭취하는 일산화이수소를 차단하면 빠른 시간 내에 간단히 죽일 수 있다.
8. 일산화이수소는 종양, 또는 궤양 조직에서 흔히 발견되며, 암 말기 환자의 체내, 당뇨병 환자의 오줌 등 중증 질환자들의 체내에서도 다량의 일산화이수소가 발견되고 있다.
9. 일산화이수소는 공업용 용매로 사용될 만큼 강한 용해 능력을 가지고 있다. 공업적으로 유용하지만, 사용된 일산화이수소는 처리가 대단히 어려워, 생태계를 완전히 파괴하는 원인이 되기도 한다.
10. 일산화이수소는 강한 부식성으로 인해 대부분의 금속을 비롯한 많은 물질을 부식시킬 수 있다. 정밀 기계 부품에는 절대 DHMO가 노출되지 않도록 관리에 각별한 주의를 기울여야 한다.
11. 일산화이수소는 보통 불순물이 섞인 상태로 존재하는데, 이 때 전기가 흐를 경우 다량의 수소가 산출되어 폭발할 위험성이 매우 크다. 또한 불순물이 섞인 일산화이수소가 몸에 닿은 경우, 저항이 낮아져 전기가 통하기 쉬워진다. 이 때문에 매년 감전사고를 당하는 사람이 1000명 이상이라고 한다.
