阿托品中毒患者可表现出极度口渴、咽喉干燥、充血、瞳孔扩大，以及皮肤干热、发红、动作笨拙，可有排尿困难。严重中毒者有脉搏增快，体温升高，可升至40℃以上，并有幻觉、谵妄、不安、强直性或阵挛性惊厥，最后出现昏迷、呼吸浅表等危重征象，中毒症状可持续几小时或几天。
阿托品是抗胆碱能神经系统药物，小剂量阿托品可轻度兴奋高级神经中枢、下丘脑和延髓，大剂量阿托品对中枢神经系统则由兴奋转为抑制。阿托品中毒时，由于阿托品能强烈抑制汗腺、唾液腺、泪腺，以及支气管腺等腺体的分泌作用。