Monensin har ett relativt smalt terapeutiskt fönster, med episoder av allvarliga och dödliga förgiftningar rapporterade hos många djurarter, t.ex. nötkreatur, fjäderfä, får, hästar och hundar. Ett av de mest slående resultaten av experimentell eller oavsiktlig monensinförgiftning hos djur är muskelnekros och myoglobinuri. Målorgan för monensinförgiftning är skelett-och hjärtmuskler.

Monensin kan ge dålig fjädring när man matar dieter med låg energi och låg svavelhaltiga aminosyror; tiamulin stör metabolismen av monensin i chickens.At rekommenderade doser MON kan vara giftiga för pärlhöns och andra fågelarter; hästar är mycket känsliga för MON (LD 50%: häst 2-3 mg/kg kroppsvikt, nötkreatur 25 mg/kg; kycklingar 200 mg/kg); Monensin kommer att orsaka dödsfall hos hästar som äter foder som innehåller det.

toxicitet för monensin beror främst på dess förmåga att öka intracellulär natriumkoncentration. Monensin är en na + – selektiv karboxyljonofor som bildar lipidlösliga katjonkomplex som snabbt kan passera cellmembran.