氯霉素主要不良反应是抑制骨髓造血机能。症状有二：一为可逆的各类血细胞减少，其中粒细胞首先下降，这一反应与剂量和疗程有关。一旦发现，应及时停药，可以恢复；二是不可逆的再生障碍性贫血，虽然少见，但死亡率高。此反应属于变态反应，与剂量、疗程无直接关系。可能与氯霉素抑制骨髓造血细胞内线粒体中与细菌相同的70S核蛋白体有关。新生儿血中游离的氯霉素增多，造成氯霉素中毒，引起灰婴综合征。