氯霉素可引发血液系统可逆性红细胞生成抑制等，长期或多次用药及特殊人群更易出现粒细胞减少等；有胃肠道恶心、呕吐、腹泻等反应，与个体耐受性相关；少数有视神经炎等神经系统反应且发生率较低；可致皮疹等过敏反应，严重可致休克，与过敏体质有关；长期应用会致二重感染使菌群失调；新生儿及早产儿因肝酶等缺乏易致灰婴综合征需严格避免低龄使用。
氯霉素可能引发血液系统相关不良反应，包括可逆性红细胞生成抑制，表现为红细胞、白细胞及血小板计数减少；严重时可导致粒细胞减少或缺乏、血小板减少，甚至引发再生障碍性贫血，该情况与用药剂量及疗程相关，长期或多次用药者发生风险更高，儿童、老年人等特殊人群因机体代谢等因素，相对更易受影响。
胃肠道副作用
部分患者使用氯霉素后会出现胃肠道反应，常见症状有恶心、呕吐、腹泻等，这是由于药物对胃肠道黏膜可能产生刺激作用，一般在用药过程中或用药后较易出现，通常与个体对药物的耐受性差异有关。
神经系统副作用
少数患者使用氯霉素可能出现神经系统反应，例如视神经炎、周围神经炎等，这是因为氯霉素可能影响神经系统的正常功能，具体发病机制与药物对神经组织的作用途径相关，不过此类神经系统副作用相对发生率较低，但仍需关注。
过敏反应
氯霉素可引起过敏反应，表现为皮疹、药物热等，严重时可发生过敏性休克。过敏反应的发生与个体的过敏体质有关，当机体对氯霉素产生免疫应答异常时就可能引发，需警惕过敏相关的严重后果。
二重感染
长期应用氯霉素可能导致二重感染，即体内正常菌群失调，真菌等机会致病菌过度生长，例如可能出现白色念珠菌等真菌感染情况，这是因为氯霉素在抑制病原菌的同时，也破坏了正常菌群的平衡，使其他条件致病菌得以滋生。
特殊人群相关副作用
新生儿及早产儿：由于其肝脏葡萄糖醛酸转移酶缺乏，肾排泄功能不完善，使用氯霉素易导致灰婴综合征，临床表现为腹胀、呕吐、进行性苍白、紫绀、微循环障碍、呼吸不规则等，是因为氯霉素在体内蓄积中毒所致，需严格避免低龄儿童使用氯霉素。
