氯霉素的不良反應，主要有血液系統毒性、灰嬰綜合征及其他不良反應，需要分別進行分析。肝腎功能損傷者、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺陷者、新生兒、早產兒、孕婦、哺乳期婦女等人群，通常不宜使用氯霉素。
1、血液系統毒性：常見的不良反應是可逆性血細胞減少，表現為貧血、白細胞減少癥或血小板減少癥，大劑量氯霉素可能會使血紅蛋白合成減少，亦可損害其他造血細胞，部分患者可出現再生障礙性貧血；
2、灰嬰綜合征：早產兒和新生兒的肝臟缺乏葡萄糖醛酸轉移酶，腎排泄功能不完善，對氯霉素解毒能力差。若盲目使用藥物導致藥物劑量過大時，可能會導致中毒，表現為循環衰竭、呼吸困難、進行性血壓下降、皮膚蒼白和發紺等；
3、其他不良反應：口服用藥時，可能會刺激胃腸道，出現惡心、嘔吐、腹瀉等癥狀。少數患者還會對該藥物過敏，出現過敏反應，如皮疹、藥熱、血管神經性水腫。
由此可知，氯霉素建議在專業醫生或藥師的指導下用藥，不可自行服藥或增減藥量，以免造成上述嚴重后果。