三氧化二砷容易被消化系统吸收，代谢半衰期为1-2 d，通过甲基化生成甲基胂酸和二甲胂酸，并随尿排泄，但有一定量（在重复暴露的情况下为30-40％）会进入骨骼、肌肉、皮肤、头发和指甲（所有组织都含有丰富的角蛋白），并在数周或数月内降低。急性砷中毒的首要症状是消化问题：呕吐，腹痛，腹泻常伴有出血。亚致死剂量会导致惊厥，心血管问题，肝脏和肾脏炎症以及血液凝固异常。接下来是指甲上的特征性白线（Mees'线）和脱发。较低的剂量导致肝脏和肾脏问题以及皮肤色素沉着的变化。即使是稀释的三氧化二砷溶液在接触眼睛时也是危险的。

慢性砷中毒。这种疾病影响到冶炼厂工人，饮用水中含有高浓度砷（0.3-0.4 ppm）的人群和长期接受含砷药物治疗的患者。同样，对美国，日本和瑞典的铜铸造厂暴露的工人的研究表明，与一般人群相比，暴露于最多工人的肺癌风险高6-10倍。长期摄入饮用水中的三氧化二砷或作为医疗可导致皮肤癌。一项针对暴露于三氧化二砷尘的女性作为铜铸造厂员工或邻居的研究中也指出了生殖问题（流产发生率高，出生体重低，先天性畸形）。在奥地利，生活着所谓的“施蒂利亚州的砷摄入者”，他摄入的剂量远远超过致命剂量的三氧化二砷，没有任何明显的伤害。砷被认为能够在高海拔地区进行艰苦的工作，例如，在阿尔卑斯山。冶炼和相关的矿石加工常常会产生三氧化二砷，这对环境构成了严重的风险。例如，加拿大的巨型矿山加工了大量毒砂污染的金矿。