利巴韦林最主要的毒性是溶血性贫血，在口服治疗后最初1～2周内出现血红蛋白下降、红细胞下降、白细胞下降，其中约10%病人可能伴随心肺方面副作用。治疗前后及治疗中应频繁监测血红蛋白，有地中海贫血、镰刀细胞性贫血患者不推荐使用本品。有胰腺炎症状或明确有胰腺炎患者不可使用本品。已经有报道伴随有贫血的患者服用本品可引起致命或非致命的心肌损害，故具有心脏病史或明显心脏病症状患者不可使用本品。如使用本品出现任何心脏病恶化症状，应立即停药给予相应治疗。
在使用利巴韦林的临床试验中（包括口服制剂）观察到的一般全身不良反应有：疲倦、头痛、虚弱、乏力、胸痛、发热、寒战、流感症状等。神经系统症状：眩晕；消化系统症状有食欲减退，胃部不适、恶心呕吐、轻度腹泻、便秘、消化不良等；肌肉骨骼系统症状有肌肉痛、关节痛；精神系统有失眠、情绪化、易激惹、抑郁、注意力障碍、神经质等；呼吸系统症状有呼吸困难、鼻炎等；皮肤附件系统出现脱发、皮疹、瘙痒等；另还观察到味觉异常、听力异常表现。
本品在一般剂量时，副作用少见，主要为可逆性贫血，停药后可缓慢恢复；少数患者出现口渴、稀便、胃痛、失眠、烦躁等表现；大剂量时可抑制血红蛋白合成、溶血、网状细胞增多、气胸、窒息、低血压等。偶有食欲减退、轻度胃肠道反应、眩晕、头痛和皮疹等。定期进行血常规（血红蛋白水平、白细胞计数、血小板计数）、血液生化（肝功能、TSH）检查，尤其血红蛋白检查（包括在开始前、治疗第2周、第4周）。对可能怀孕妇女每月进行怀孕测试。
严重贫血患者慎用，有地中海贫血、镰刀细胞性贫血患者不推荐使用本品。有胰腺炎症状或明确有胰腺炎患者不可使用本品。具有心脏病史或明显心脏病症状患者不可使用本品。如使用本品出现任何心脏病恶化症状，应立即停药给予相应治疗。
肝肾功能异常者慎用。肌酐清除率＜50ml/min的患者，不推荐使用利巴韦林。
本品对诊断有一定干扰，可引起血胆红素增高（可高达25%），大剂量可引起血红蛋白降低。
尽早用药，呼吸道合胞病毒性肺炎病初3日内给药，本品不宜用于未经实验室确诊为呼吸道合胞病毒感染的患者。
重复给药毒性：小鼠、大鼠和猴在经口给予本品剂量为30、36和120mg/kg，给药时间为4周或更长时，可引起心脏损伤。
遗传毒性：本品浓度分别为0.015和0.03～5.0mg/ml，在无代谢活化物的条件下，可增加小鼠Balb/c3T3（成纤维细胞）L5178Y（淋巴瘤）的细胞转化和突变。浓度范围为3.75~10.0mg/ml，在加入代谢活化物的条件下，对L5178Y细胞的突变率有一定的增加（3～4倍）。小鼠微核试验结果提示，静脉注射本品剂量范围为20～200mg/kg时，具有诱裂作用。在显性致死试验中，大鼠腹腔注射本品剂量范围为50～200mg/kg，连续5天，未见有致突变作用。
生殖毒性：雄性小鼠给予剂量范围在35～150mg/kg时可导致明显的生精管萎缩，精子浓度降低和形态异常的精子数量增加。停药后3～6个月，生精能力部分恢复。其它几项毒性试验也提示，成年大鼠经口给予本品剂量低至16mg／kg时，可引起睾丸损伤（生精管萎缩），未进行更低剂量的研究。尚未对雄性动物的生殖能力进行研究。不同种属的动物研究已证实本品有明显的致畸和／或杀胚胎的潜在毒性。仓鼠单次经口给予本品剂量为2.5mg/kg或更大，家兔和大鼠的剂量分别为0.3和1.0mg/kg，结果均已证实有致畸作用。畸形主要发生在颅骨、腭、眼、四肢、颌骨、骨骼和胃肠道，其发生率和严重程度随剂量的增加而增加。胎儿和子代的存活率降低。本品引起家兔和大鼠胚胎致死的剂量为1mg/kg，其无致畸作用剂量分别为0.1和0.3mg/kg（根据体表面积推算，分别相当于人等效剂量0.015和0.04mg/kg）。
致癌性：大鼠经掺食给予本品剂量为16～200mg/kg的长期研究结果提示，本品可能诱发良性乳房、胰管、垂体和肾上腺瘤。小鼠和大鼠的18～24个月的初步致癌试验并非最终结果，但这些试验证实，给予本品剂量分别为20～75和10～40mg/kg，小鼠和大鼠分别出现的血管损伤和视黄醛还原酶变性与本品长期给药有关。