毒性較小，LD50：9700～28300mg/kg（大鼠經口）；16500～24000 mg/kg（小鼠經口）。對人體皮膚有滲透性，對眼有刺激作用。
DMSO存在一定的毒性作用，與蛋白質疏水基團發生作用，導致蛋白質變性，具有血管毒性和肝腎毒性。用的時候要避免其揮發，要準備1%-5%的氨水備用，皮膚沾上之后要用大量的水洗以及稀氨水洗滌.
最為常見的為惡心、嘔吐、皮疹及在皮膚、和呼出的氣體中發出大蒜、洋蔥、牡蠣味。
吸入：高揮發濃度可能導致頭痛，暈眩和鎮靜。
皮膚：能夠灼傷皮膚并使皮膚有刺痛感，如同所見的皮疹及水泡一樣。若二甲基亞砜與含水的皮膚接觸會產生熱反應。要避免接觸含有毒性原料或物質的二甲基亞砜溶液，因其毒性不為人所知，而二甲基亞砜卻可能會滲入肌膚，在一定條件下會將有毒物質帶入肌膚。
吸收：吸收危險性很低。