Monensin heeft een relatief smal therapeutisch venster, met episodes van ernstige en dodelijke intoxicaties gemeld bij veel diersoorten, zoals runderen, pluimvee, schapen, paarden en honden. Een van de meest opvallende bevindingen van experimentele of toevallige monensinvergiftiging bij dieren is spiernecrose en myoglobinurie. Doelorganen van monensin vergiftiging zijn skeletspieren en hartspieren.

Monensin kan slechte bevedering veroorzaken bij het voeden van diëten met aminozuren met weinig energie en een laag zwavelgehalte; tiamulin interfers met het metabolisme van monensin in kippen.Bij de aanbevolen doses MON, kan giftig zijn voor parelhoenders en andere vogelsoorten; paarden zijn zeer gevoelig voor MON (LD-50%: paard 2-3 mg/kg b.w., vee 25 mg/kg; kippen 200 mg/kg); Monensin zal leiden tot sterfgevallen in paardachtigen thet binnenkrijgt feed bevat.

toxiciteit van monensin is voornamelijk toe te schrijven aan het vermogen om de intracellulaire natriumconcentratie te verhogen. Monensin is een na + – selectieve carboxylic ionophore die lipide-oplosbare kationencomplexen vormt die celmembranen snel kunnen doorkruisen.