Общая и местная переносимость препарата хорошие. Возможно возникновение следующих дозозависимые эффектов: тошнота, рвота, выпадение волос, угнетение функции костного мозга разной степени (лейкоцитопения, тромбоцитопения, анемия), снижение иммунитета, цистит, нарушение функции половых желез, иногда — нарушение функции почек. Во время и после лечения может наступить повышение уровня мочевины, креатинина крови, снижение клиренса креатинина, повышенное выделение белка, глюкозы, фосфатов с мочой. Нераспознанные и нелеченные вовремя нарушения функции почек могут, особенно у детей развиться в картину синдрома Фанкони. В редких случаях может наблюдаться нарушение функции печени. Возможно развитие, как правило, обратимых энцефалопатий, выражающихся в дезориентации, замешательстве. Особенно осторожно Холоксан должен применяться у больных с низким уровнем альбумина в сыворотке и/или со сниженной функцией почек. При введении Холоксана могут развиться реакции гиперчувствительности.