硫脲类药物最严重的不良反应是血液系统不良反应，也就是这一类药物会导致粒细胞缺乏症，造成粒细胞减少，还可以造成血小板减少，导致凝血时间延长，同时会导致再生障碍性贫血。因此，在服用期间要定期检测血常规，并且要注意和抗血小板药物合用时患者是否会出现出血倾向。当白细胞计数低于4.0×10^9/L或者中性粒细胞计数低于1.5×10^9/L时，应当停药或者调整剂量。
同时硫脲类药物也可以导致消化道反应，这类药物主要包括两大类，一类是硫氧嘧啶类，包括甲硫氧嘧啶和丙硫氧嘧啶，另一类包括甲巯咪唑、卡比马唑，以上两大类药物都是治疗甲亢的主要药物，要注意上述药物可以造成甲状腺功能减退。当出现甲状腺功能减退时，应当及时减少本类药物的剂量，或者加用甲状腺素片。应当定期在服药期间监测血常规、尿常规、肝功能和肾功能，要注意儿童和老人如果需要用药，需要密切观察病人是否出现甲状腺功能减退现象。如果表现出疲劳、缺乏精力、毛发粗糙或者便秘情况时，要及时问诊医生。