硫酸二甲酯為無色或微棕色的油狀液體，氣味與醚類相似，其蒸氣毒性較強，屬于高毒類化合物。吸入體內，或皮膚接觸、誤食都可能會導致急性硫酸二甲酯中毒的發生，對機體造成一定的損害，如皮膚出現水皰、眼結膜充血水腫、咳嗽、咳痰等。
若皮膚不慎接觸硫酸二甲酯，可能會引發水皰、皮疹，甚至潰瘍，且愈合速度較慢。如果誤食硫酸二甲酯，會對食管、胃腸道造成灼燒，導致進食困難、胃腸道出血。此外，硫酸二甲酯輕度中毒會導致中毒者出現明顯的眼結膜及呼吸道刺激癥狀，如畏光、流淚、結膜充血水腫、咳嗽、咳痰等，誘發支氣管炎或支氣管周圍炎的發生。中度中毒可表現為明顯的咳嗽、咳痰、氣急、胸悶及輕度發紺，可導致支氣管肺炎、局限性肺泡性肺水腫等疾病。重度中毒患者可出現咳大量白色或粉紅色泡沫痰、明顯的呼吸困難及發紺、兩肺濕啰音等肺水腫或急性左心衰癥狀，嚴重者還可導致呼吸窘迫綜合征，甚至窒息、死亡。
發生中毒反應者，應及時脫離含有此類毒物的現場，呼吸新鮮、清潔的空氣，并脫去被污染的衣物，用清水對皮膚及眼睛進行沖洗，前往醫院進行對癥治療。給予吸氧，保持呼吸道通暢，必要時行氣管切開，預防喉水腫和肺水腫的發生。