Irinotekan a SN-38 prokázaly in vitro mutagenní aktivitu při testu chromozomální aberace na buňkách čínského křečíka (CHO), stejně jako při mikronukleovém testu u myší in vivo.
Při Amesově testu nebyl ale mutagenní potenciál prokázán.
U potkanů léčených jednou týdně po dobu 13 týdnů maximální dávkou 150 mg/m2 (což představuje méně než polovinu doporučené dávky u člověka) nebyly v období 91 týdnů po ukončení terapie pozorovány žádné tumory vázané na terapii.
Studie toxicity po jednorázovém a opakovaném podání irinotekanu byly provedeny u myší, potkanů a psů. Hlavní toxické účinky se týkaly krvetvorného a lymfatického systému. U psů byl popsán i opožděný průjem spojený s atrofií a fokální nekrózou střevní sliznice. U psů docházelo i k alopecii.
Závažnost těchto nežádoucích účinků byla vázaná na dávku a účinky byly reverzibilní.
Reprodukce Irinotekan měl teratogenní účinky u potkanů a králíků v dávkách nižších než léčebná dávka pro člověka. U potkanů prokazovala mláďata s vnějšími abnormalitami narozená léčeným zvířatům snížení fertility. Tento účinek nebyl pozorován u morfologicky normálních mláďat. U březích potkanů bylo pozorováno snížení hmotnosti placenty a u mláďat snížení životaschopnosti plodu a zvýšení behaviorálních abnormalit.