V neklinických studiích byly pozorovány účinky pouze po expozicích, považovaných za značně přesahující maximální expozice po podání do oka u člověka, což signalizovalo malý význam pro klinické použití.
Stejně jako ostatní chinolony, byl také moxifloxacin in vitro genotoxický v bakteriích a buňkách savců. Vzhledem k tomu, že tyto účinky mohou být pozorovány při interakci s bakteriální gyrázou a ve značně vyšší koncentraci při interakci s topizomerázou II v savčích buňkách, lze předpokládat prahovou hladinu genotoxicity. V testech in vivo, nebyla nalezena žádná známka genotoxicity, navzdory vysokým dávkám moxifloxacinu. Terapeutické dávky pro použití u člověka proto poskytují adekvátní rozmezí bezpečnosti. Žádné známky karcinogenních účinků nebyly pozorovány v počátečním propagačním modelu u potkanů.
Narozdíl od ostatních chinolonů, se u moxifloxacinu v rozsáhlých in vitro a in vivo studiích neprokázaly žádné fototoxické a fotogenotoxické vlastnosti.