Monensin har et relativt snævert terapeutisk vindue med episoder med alvorlige og dødelige forgiftninger rapporteret hos mange dyrearter, f.eks. kvæg, fjerkræ, får, heste og hunde. Et af de mest slående fund af eksperimentel eller utilsigtet monensinforgiftning hos dyr er muskelnekrose og myoglobinuri. Målorganer af monensinforgiftning er skelet-og hjertemuskler.

Monensin kan producere dårlig fjerning ved fodring af kostvaner med lav energi og lavt svovlholdige aminosyrer; tiamulin interfererer med metabolismen af monensin i chickens.At anbefalede doser MON kan være giftige for perlehøns og andre fuglearter; heste er meget følsomme over for MON (LD 50%: hest 2-3 mg/kg legemsvægt, kvæg 25 mg/kg; kyllinger 200 mg/kg); Monensin vil forårsage dødsfald hos heste, der indtager foder, der indeholder det.

toksicitet af monensin skyldes primært dets evne til at øge intracellulær natriumkoncentration. Monensin er en na + – selektiv ionofor, som danner lipidopløselige kationkomplekser, der hurtigt kan krydse cellemembraner.