Mezi symptomy předávkování bude pravděpodobně patřit zesílení/prodloužení farmakologického účinku. Byla zaznamenána úmrtí následkem užití jednorázové dávky 250 mg a 500 mg doxorubicinu. Akutní degenerace myokardu se může objevit do 24 hodin. Někdy dochází k těžkému útlumu krvetvorby s vrcholem účinku 10 až 15 dnů po podání doxorubicinu. Do šesti měsíců po předávkování může nastat srdeční selhání. V případě předávkování má být nasazena symptomatická podpůrná opatření.
Je nutné co nejrychleji nasadit vhodná opatření, jako je např. podání srdečních glykosidů a diuretik.
Může být nutná i léčba možného krvácení a infekcí v důsledku vážného útlumu krvetvorby a imunosuprese. Může být nutná krevní transfúze a ochranná izolace pacienta (z důvodu jeho imunosuprese).
Hemodialýza nemá žádný přínos, protože doxorubicin se převážně vylučuje žlučovým traktem a střevem.