Khi xâm nhập vào cơ thể thuỷ ngân có thể liên kết với những phân tử tạo nên tế bào sống (axít nuclêic, prôtêin .... ) làm biến đổi cấu trúc của chúng và làm ức chế hoạt tính sinh học của chúng. Sự nhiễm độc thủy ngân gây nên những thương tổn trung tâm thần kinh với triệu chứng run rẩy, khó khăn trong diễn đạt, giảm sút trí nhớ ... và nặng hơn nữa có thể gây tê liệt, nói lắp, thao cuồng. Nếu nhiễm độc thủy ngân qua đường ăn uống với liều lượng cao, một thời gian sau (có thể từ 10 - 20 năm) sẽ gây tử vong.
Khi nhiệt thuỷ ngân chuyển thành dạng hơi. Nó có thể xâm nhập vào phổi qua đường hô hấp rồi vào máu. Thuỷ ngân dưới dạng ion có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường nước bọt hoặc da. Dạng này vào cơ thể sẽ tập trung chủ yếu trong gan và thận.
Thủy ngân xâm nhập vào cơ thể người thủy ngân sẽ gây nên cảm giác rát cho da và mắt khi tiếp xúc. Khi hít phải hơi thủy ngân sẽ khiến bị ho, đau tức ngực, có cảm giác đau rát ở phổi và gây khó thở. Tiếp xúc với thủy ngân thường xuyên sẽ bị nhiễm độc thủy ngân. Triệu chứng của nhiễm độc thủy ngân là tay chân bị run, giảm trí nhớ, mất khả năng tập trung, mờ mắt và bị các chứng bệnh về thận. Những người tiếp xúc với thuỷ ngân lâu dài đều mắc những chứng bệnh kỳ lạ như bị ảo giác, ám ảnh, cơ thể suy nhược và chết một cách bí hiểm.
Người lao động tiếp xúc với hơi thủy ngân có thể phát sinh bệnh viêm phế quản cấp tính và bệnh phế nang. Nhiễm độc hơi thủy ngân mãn tính sẽ tác động lên hệ thần kinh: run rẩy, phình tuyến giáp, tim đập nhanh, nổi mề đay, sưng lợi, những thay đổi về gan, tăng bài tiết thủy ngân trong nước tiểu. Khi nhiễm nhiều hơn và lâu hơn thì các triệu chứng trở nên điển hình hơn. Bắt đầu từ sự rung chuyển bên trong các cơ thực hiện các chức năng điều khiển tinh tế như các ngón tay, mí mắt và môi, sau đó tiến triển thành rung động của toàn cơ thể và sự co giật mãn tính của các đầu chi. Đặc tính điển hình khác của nhiễm độc tính thủy ngân là sự chảy nước bọt và viêm lợi nghiêm trọng.
Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải. Các hợp chất vô cơ ít độc hơn so với hợp chất hữu cơ của thủy ngân.
Một trong những hợp chất độc nhất của thủy ngân là đimêtyl thủy ngân, nó độc đến mức chỉ vài micrôlít rơi vào da có thể gây tử vong. Chứng bệnh Minamata là một dạng ngộ độc thủy ngân. Thủy ngân tấn công hệ thần kinh trung ương và hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng. Sự phơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn
thương não và gây tử vong. Nó có thể gây ra các rủi ro hay khuyết tật đối với các thai nhi