Monensin má poměrně úzké terapeutické okno, s epizodami závažné a smrtelné otravy hlášené v mnoha druhů zvířat, např. skotu, drůbeže, ovcí, koní a psů. Jedním z nejvýraznějších nálezů experimentální nebo náhodné intoxikace monensinem u zvířat je svalová nekróza a myoglobinurie. Cílovými orgány otravy monensinem jsou kosterní a srdeční svaly.

Monensin může produkovat špatné opeření při krmení dietou s nízkou energií a aminokyselinami s nízkým obsahem síry; tiamulin interferuje s metabolismem monensinátu u kuřat.V doporučených dávkách MON mohou být toxické pro perličky a jiných druhů ptáků; koně jsou velmi citlivé na MON (LD 50%: kůň 2-3 mg/kg b.w., dobytek 25 mg/kg, kuřata 200 mg/kg); Monensin způsobí smrt u koní thet požití krmiv s obsahem.

toxicita monensinu je způsobena především jeho schopností zvyšovat intracelulární koncentraci sodíku. Monensin je na + – selektivní karboxylový ionofor, který tvoří kationtové komplexy rozpustné v lipidech, které mohou rychle procházet buněčnými membránami.