Monenzyna ma stosunkowo wąskie okno terapeutyczne, z epizodami ciężkich i śmiertelnych zatruć zgłaszanych u wielu gatunków zwierząt, np. bydła, drobiu, owiec, koni i psów. Jednym z najbardziej uderzających wyników doświadczalnego lub przypadkowego zatrucia monenzyną u zwierząt jest martwica mięśni i mioglobinuria. Narządami docelowymi zatrucia monenzyny są mięśnie szkieletowe i sercowe.

Monenzyna może wytwarzać słabe pierzenie podczas karmienia dietą aminokwasami o niskiej energii i niskiej zawartości siarki; tiamulina wpływa na metabolizm monenzyny w chickens.At zalecane dawki MON mogą być toksyczne dla perliczek i innych gatunków ptaków; konie są bardzo wrażliwe na MON (LD 50%: koń 2-3 mg/kg m.c., bydło 25 mg/kg; kurczęta 200 mg/kg); Monenzyna spowoduje śmierć u koni, które spożywają paszę zawierającą MON.

toksyczność monenzyny wynika przede wszystkim z jej zdolności do zwiększania wewnątrzkomórkowego stężenia sodu. Monenzyna jest selektywnym jonoforem karboksylowym na+, który tworzy rozpuszczalne w lipidach kompleksy kationowe, które mogą szybko przechodzić przez błony komórkowe.