Do lượng chất thải chứa chì chưa qua xử lý từ các nhà máy thải ra môi trường ngày càng nhiều nên con người có thể tiếp xúc với chì qua các con đường không khí, nước hoặc nguồn thức ăn. Ở nước Mỹ, chì được sử dụng với các mục đích công nghiệp như phụ gia nhiên liệu và bột màu trong sơn nhưng đã bị loại bỏ dần, tuy nhiên với các mục đích sử dụng khác chẳng hạn như trong pin thì vẫn chưa giảm.
Chì có thể được hấp thụ qua đường tiêu hóa, hệ hô hấp và da. Khi chì đi vào cơ thể, chì được hấp thụ vào đường tiêu hóa của trẻ em nhiều hơn so với người lớn, dễ dàng đi qua nhau thai và đối với trẻ em có thể xâm nhập vào hàng rào máu não. Ban đầu chì được tìm thấy trong máu, gan và thận, sau một thời gian dài thì 95% lượng chì trong cơ thể được tích tụ trong mô xương.
Chì có ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ tạo máu và hệ thần kinh. Một số enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp heme (là một thành phần trong hemoglobin) nhạy cảm với sự ức chế của chì, trong đó hai enzyme nhạy cảm nhất là ALAD (Delta-Aminolevulinic Acid Dehydratase) và HS (Heme Synthetase). Mặc dù sự thiếu máu lâm sàng chỉ xảy ra sau khi tiếp xúc với chì ở mức độ nhất định, nhưng có thể quan sát thấy các tác động sinh hóa ở mức độ thấp hơn. Vì lý do này, sự ức chế ALAD hoặc sự xuất hiện của ALA (Aminolevulinic Acid) trong nước tiểu được sử dụng như một dấu hiệu của sự phơi nhiễm chì.
Hệ thần kinh là một trong những hệ chịu ảnh hưởng nhiều từ sự nhiễm độc chì, đặc biệt là ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ thì hệ thần kinh vẫn đang phát triển. Ngay cả khi tiếp xúc ở mức độ thấp, trẻ em có thể bị tăng động, giảm khả năng chú ý, thiếu hụt trí tuệ và suy giảm thị lực. Ở mức độ cao hơn, cả trẻ em và người lớn đều có thể mắc bệnh liên quan đến não. Cụ thể, chì làm tổn thương các tiểu động mạch và mao mạch dẫn đến phù não và thoái hóa tế bào thần kinh. Về mặt lâm sàng, tổn thương này được biểu hiện ra bên ngoài như sững sờ, hôn mê và co giật.
Ngoài ra hệ sinh sản trong cơ thể cũng dễ dàng bị nhiễm độc chì. Khi tiếp xúc với chì có thể gây nhiễm độc sinh sản ở nam và nữ, có thể dẫn đến sảy thai và vô sinh.