環磷酰胺有時可發生嚴重副作用。早期副作用有：
①嚴重的骨髓抑制，血白細胞減少，多在用藥過程中的10～14天出現，但在停藥2周后常可恢復。
②發生感染。
③出血性膀胱炎，與劑量呈正相關。
④有約半數病人會發生脫發，但停藥后會恢復。
⑤惡心、嘔吐等消化系統癥狀，在較大劑量靜脈注射時較常見，一般在注射后6小時出現，持續約4小時。
遠期副作用為：
①睪丸生精能力損害：有人認為副作用與本藥的療程長短呈正相關，小于100天者，很少發生精子缺乏癥，大于100天者，發生率可達57%，故認為，劑量應少于每日3mg/kg，療程<90天，累積劑量應<250mg/kg。如此用法，即使發生精子缺乏也可能恢復。女性生殖系統副作用較輕，然而亦有報告會發生停經，卵巢纖維化。
②發生惡性腫瘤，較常見的是膀胱癌、生殖系統癌、急性白血病、其發生率與本藥累計總劑量呈正相關，例如發生急性白血病者其累計總劑量常大于25g。Feehally報告，本藥能使循環性輔助性T細胞減少，在停藥后仍可持續達6個月，這可能是用本藥后較易發生癌腫的原因。
綜上所述，本藥雖副作用較大，但如能遵守上述的使用方法，一般不會產生嚴重的不良后果，特別是在有明確適應癥時，應當機立斷地使用之。
