甲硝唑片最常见的不良反应是消化道反应，包括恶心、呕吐、食欲不振、腹部绞痛，甚至腹泻等，一般情况不影响治疗。神经系统的不良反应有头痛、眩晕，少数患者有感觉异常、肢体麻木、共济失调、多发性神经炎等。大剂量可致抽搐，也有少数人会发生荨麻疹、瘙痒、膀胱炎、排尿困难，以及口中金属味、白细胞减少等。
以上反应是可逆的，停药后可自行恢复。有报道在科凯恩氏综合征患者接受甲硝唑治疗时，有严重的肝毒性，会发生急性肝衰竭，甚至死亡。对于这类患者，用药前需进行肝功能检查，在治疗期间和治疗结束后，应频繁监测肝功能。如果出现潜在肝损伤症状，如腹痛、恶心、大便变色、黄疸，应立即停药并就医。另外甲硝唑可抑制酒精的代谢，服药期间应戒酒。