Akutní toxicita Perorální LD50 u myší je 3 360 mg treosulfanu/kg tělesné hmotnosti a intravenózní LD50 >2 500 mg treosulfanu/kg tělesné hmotnosti.
Perorální LD50 u potkanů je 2 575 mg treosulfanu/kg tělesné hmotnosti a intraperitoneální LD>2 860 mg treosulfanu/kg tělesné hmotnosti. Subakutní toxicita U opic, kterým byla podávána subakutní dávka (56–111 mg/kg/den) došlo k poškození hemopoetického systému. Při vyšších dávkách (222–445 mg/kg/den) byl zaznamenán průjem, anorexie a podstatný úbytek tělesné hmotnosti.
Chronická toxicita Podávání treosulfanu potkanům po dobu sedmi měsíců vedlo ke snížení spermiogeneze u samců a poruchám cyklu u samic. Všechny ostatní orgány zůstaly beze změn.
Kancerogenní a mutagenní potenciál Při dlouhodobé léčbě perorálními dávkami treosulfanu byla u 1,4 % pacientek pozorována akutní nelymfatická leukemie.
Treosulfan, stejně jako další cytostatika s alkylačními vlastnostmi, má mutagenní potenciál. Proto pacientky ve fertilním věku musí během léčby používat účinnou antikoncepci. Reprodukční toxicita Treosulfan nebyl při pokusech na zvířatech testován z hlediska reprodukční toxicity. Nicméně během testování chronické toxicity na potkanech byla zjištěna opožděná spermiogeneze a absence folikulů a žlutých tělísek.