二硫化碳经呼吸道进入人体，也可经皮肤和胃肠道吸收。中毒后出现神经精神症状，严重者出现脑水肿、昏迷、呼吸衰竭、死亡，个别可留有中枢及周围神经损害。

慢性中毒主要损害神经和心血管系统，也可吸入大量逸出的二硫化碳浓蒸气导致中毒。在二硫化碳空气浓度为1到1.2g/m3的环境中，几小时即可发生急性中毒症状，吸入浓度10g/m3以上，1至2小时者可致死。

二硫化碳液体也可经皮肤或消化道吸收，成人经口最小致死量为10毫升 ，也有误服或自杀导致。