Monensin hat ein relativ enges therapeutisches Fenster, mit Episoden von schweren und tödlichen Vergiftungen in vielen Tierarten berichtet, z.B. Rinder, Geflügel, Schafe, Pferde und Hunde. Einer der auffälligsten Befunde einer experimentellen oder versehentlichen Monensin-Intoxikation bei Tieren ist Muskelnekrose und Myoglobinurie. Zielorgane der Monensin-Vergiftung sind Skelett- und Herzmuskeln.

Monensin kann bei Ernährung mit wenig Energie und schwefelhaltigen Aminosäuren zu schlechtem Gefieder führen; tiamulin stört den Metabolismus von Monensin in chickens.At empfohlene Dosen MON kann für Perlhühner und andere Vogelarten giftig sein; Pferde reagieren sehr empfindlich auf MON (LD 50%: Pferd 2-3 mg/kg Körpergewicht, Rinder 25 mg/kg; Hühner 200 mg/kg); Monensin führt bei Pferden, die es enthaltendes Futter zu sich nehmen, zum Tod.

Die Toxizität von Monensin beruht hauptsächlich auf seiner Fähigkeit, die intrazelluläre Natriumkonzentration zu erhöhen. Monensin ist ein Na + -selektiver Carbonsäure-Ionophor, der lipidlösliche Kationenkomplexe bildet, die Zellmembranen schnell durchqueren können.