急性毒性
甲醛的急性中毒表现为对皮肤、黏膜的刺激作用。吸入高浓度甲醛可导致呼吸道激惹症状，打喷嚏、咳嗽并伴鼻和喉咙的烧灼感；此外，还可诱发支气管哮喘、肺炎、肺水肿。经消化道一次性大量摄入甲醛可引起消化道及全身中毒性症状，口腔、咽喉和消化道的腐蚀性烧伤，腹痛，抽搐、死亡等。皮肤接触甲醛可引起过敏性皮炎 、色斑 、皮肤坏死等病变。 入经口摄入10~ 20ml甲醛溶液可致死 。
动物实验中，大鼠经口摄入甲醛的LD50为800mg/kg， 兔子经皮吸收甲醛的LD50为2700mg/kg， 大鼠经呼吸道吸入甲醛的LD50为590mg/m3。
慢性毒性
长期暴露于甲醛可降低机体的呼吸功能、神经系统的信息整合功能和影响机体的免疫应答，对心血管系统、内分泌系统、消化系统、生殖系统、肾也具有毒性作用。全身症状包括头痛、乏力、食欲缺乏、心悸、失眠、体重减轻及自主神经紊乱等。动物实验也证实上述相关系统的病理改变。
致突变
无论是否有代谢活化系统的存在，甲醛都能导致鼠伤寒沙门菌和大肠埃希菌发生突变。以0.5mg/m3、1.0 mg/m3和3.0mg/m3浓度的甲醛连续动态染毒小鼠72小时，骨髓嗜多染红细胞微核率显著升高。
致癌性
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，将甲醛放在一类致癌物列表中。
研究动物发现，大鼠暴露于每立方米15μg甲醛的环境中11个月，可致鼻癌。美国国家癌症研究所2009年5月12日公布的一项研究成果显示，频繁接触甲醛的化工厂工人死于血癌、淋巴癌等癌症的几率比接触甲醛机会较少的工人高很多。2010年又发现甲醛能引起哺乳动物细胞核的基因突变、染色体损伤。甲醛与其他多环芳烃有联合作用，如与苯并芘的联合作用会使毒性增强。