พิษต่อระบบประสาทและสมอง ทำให้เกิดอาการชาและเป็นอัมพาตบางส่วน เช่น แขน และขา ถ้าเกิดอาการในเด็กจะมีอาการซึม ปวดศรีษะ เดินเซ กล้ามเนื้อกระตุก ความจำเสื่อม การเรียนเลวลงและก้าวร้าว ถ้าได้รับสารตะกั่วในประมาณมากจนเกิดอาการเฉียบพลัน จะชักหมดสติ และเสียชีวิตได้

พิษต่อไต ทำให้การดูดซึมน้ำตาลกลูโคส กรดอะมิโน สารฟอสเฟต กลับคืนน้อยลง มีการขับถ่าย กรดยูริกลดลง ทำให้เกิดอาการของโรคเกาต์ และมีความดันโลหิตสูง

พิษต่อระบบทางเดินอาหาร ทำให้เบื่ออาหาร อาหารไม่ย่อย ท้องผูก ปวดท้อง เนื่องจากลำไส้หดเกร็ง

พิษต่อระบบเลือด จะลดการทำงานของเอนไซม์ในเม็ดเลือดที่หมุนเวียนอยู่ในกระแสเลือด ทำให้อายุของเม็ดเลือดแดงสั้นลง เม็ดเลือดแดงแตกง่ายและทำให้เกิดโรคโลหิตจางในเด็ก

นอกจากนี้ สารตะกั่วยังขัดขวางการสร้างวิตามินดี และทำให้การเจริญเติบโตของเด็กช้าลงตัวเล็กไม่สมอายุ การพัฒนาทางสมองของเด็กช้ากว่าปกติ และปัญญาอ่อนได้

โอกาสที่จะเกิดพิษตะกั่วในร่างกายหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระดับตะกั่วในร่างกาย ปริมาณที่ได้รับเพิ่มอายุ และความไวของแต่ละบุคคลที่ได้รับ ในผู้ใหญ่จะเกิดพิษเมื่อมีสารตะกั่วในเลือดเกิน 10 ไมโครกรัมต่อเดซิลิตร ในเด็กยิ่งอายุน้อยจะมีโอกาสเกิดพิษได้ง่ายและรุนแรงกว่าเด็กที่ได้รับสารตะกั่วในปริมาณ 25-30 ไมโครกรัมต่อเดซิลิตร จะเป็นพิษต่อสมอง อาจทำให้เกิดอาการปัญญาอ่อนได้ในที่สุด

จากพิษภัยดังกล่าวของสารตะกั่วและมาตรการต่าง ๆ ของรัฐบาลทำให้บริษัทน้ำมันและโรงงานกลั่นน้ำมัน ต้องผลิตน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่วที่มีค่าออกเทนสูงโดยวิธีอื่น คือ การผสมสารประเภทออกซิจิเนเทลหรือการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันในระหว่างขบวนการผลิต