벤젠은 급성 중추신경계 독성을 일으켜 섭취나 흡입시 구토, 두통, 의식 상실 등이 나타나고 만성적으로 노출될 시 골수를 파괴해 혈액학적 장애와 조혈기암을 유발한다.
벤젠은 급성 중추신경계 독성 및 만성 골수억제로 작용한다. 급성영향으로 국소 자극, 피부 독성, 폐 독성을 일으키고 혈액과 순환기, 위장관 등에도 영향을 미친다. 섭취할 경우 오심, 구토, 시각장애, 졸림, 의식상실, 빈맥 등이 나타나고 흡입하였을 경우에는 두통, 어지러움, 의식상실 등이 나타난다. 고농도 노출 시 구역질과 마비, 혼수상태가 올 수도 있다. 또한 피부노출시 피부 건조와 지방 감소로 인해 홍반, 물집, 피부염 등을 일으키고 눈에 닿으면 화상과 상피의 손상이 나타난다. 만성적으로 노출될 경우 골수의 줄기세포를 파괴하므로 재생불량성 빈혈, 혈소판 감소증 등 혈액학적 장애와 조혈기암을 일으킨다.