耳毒性
耳毒性包括前庭功能障礙和耳蝸聽神經損傷。前庭功能障礙表現為頭昏、視力減退、眼球震顫、眩暈、惡心、嘔吐和共濟失調，其發生率依次為新霉素（neomycin）>卡那霉素kanamycin>l鏈霉素streptomycin>奈替米星netilmicin、阿米卡星amikacin、慶大霉素gentamicin>妥布霉素tobramycin。耳蝸聽神經損傷表現為耳鳴、聽力減退和永久性耳聾，其發生率依次為新霉素neomycin>卡那霉素kanamycin>阿米卡星amikacin>西索米星gentamicin>慶大霉素gentamicin>鏈霉素streptomycin。Aminoglycosides抗生素的耳毒性直接與其在內耳淋巴液中藥物濃度較高有關，可損害內耳柯蒂器內、外毛細胞的能量產生及利用，引起細胞膜上Na+，K+-ATP酶功能障礙，造成毛細胞損傷。臨床上應避免與高效利尿藥或順鉑（cisplatin）等其他有耳毒性的藥物合用。
腎毒性
氨基糖苷類抗生素主要以原形由腎臟排泄，并可通過細胞膜吞飲作用使藥物大量蓄積在腎皮質，故可引起腎毒性。輕則引起腎小管腫脹，重則產生腎小管急性壞死，但一般不損傷腎小球。腎毒性通常表現為蛋白尿、管型尿、血尿等，嚴重時可產生氮質血癥和導致腎功能降低。腎功能減退可使氨基糖苷類抗生素血漿濃度升高，這又進一步加重腎功能損傷和耳毒性。各種氨基糖苷類抗生素的腎毒性取決于其在腎皮質中的聚積量和其對腎小管的損傷能力，其發生率依次為neomycin>kanamycin>gentamicin>tobramycin>streptomycin>netilmicin。
神經肌肉阻斷
最常見于大劑量腹膜內或胸膜內應用后，也偶見于肌內或靜脈注射后。其原因可能是藥物與Ca2+絡合，使體液內的Ca2+含量降低，或與Ca2+競爭，抑制神經末梢Ach的釋放，并降低突觸后膜對Ach敏感性，造成神經肌肉接頭傳遞阻斷，引起呼吸肌麻痹，可致呼吸停止。腎功能減退、血鈣過低及重癥肌無力患者易發生，服用葡萄酸鈣和neostigmine能翻轉這種阻斷。不同氨基糖苷類抗生素引起神經肌肉麻痹的嚴重程度順序依次為neomycin>streptomycin>amikacin或kanamycin>gentamicin>tobramycin。
變態反應
少見皮疹、發熱、血管神經性水腫及剝脫性皮炎等。也可引起過敏性休克，尤其是streptomycin，應特別注意，一旦發生，應靜注adrenaline等搶救。