硫酸二甲酯是一種高毒性的有機化合物，具有以下特性：
急性毒性。硫酸二甲酯的急性毒性非常強，其作用與芥子氣相似，急性毒性比光氣大15倍，可通過呼吸道、皮膚或誤食進入人體，對眼、上呼吸道和皮膚有強烈的刺激作用，可導致呼吸道炎症、喉水腫、化學性結膜和角膜損傷。
刺激性。硫酸二甲酯可引起呼吸道刺激症狀、畏光、流淚、結膜充血和水腫等。
腐蝕性。對皮膚有強腐蝕作用，可導致深度壞死、水皰、潰瘍和癒合緩慢的潰瘍。
致癌性。動物實驗顯示其具有致癌作用。
致畸性。尚未見相關報導。
此外，硫酸二甲酯的慢性毒性可引起眼和呼吸道刺激症狀。在接觸硫酸二甲酯後應立即脫離現場，並儘快前往醫院接受治療。