长期以来塑化剂以使用DOP（邻苯二甲酸二辛酯）等邻苯类的产品为主，DOP是通用型塑化剂，主要用于聚氯乙烯脂的加工、还可用于醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散剂等，DOP 塑化后的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。随着塑化剂在食品和医药领域的广泛使用，对其毒性的研究也就更加重视。1982年美国权威国家癌症研究所对DOP的致癌性进行了生物鉴定，得出结论：DOP能使啮齿类动物肝脏致癌。美国环境保护部门研究发现，DOP可以引发组织癌变，扰乱内分泌。尽管目前DOP对人体致癌的结论仍有争论，由于考虑到塑化剂特别是DOP存在潜在的致癌危险，国际上均采取了相应的措施限制使用，美国环境保护局已经停止了六种新的邻苯二甲酸酯类产品的生产。研究发现当PVC塑料袋内存贮的血液输入人体后，在人体肺部发现有DOP存在。DOP对三岁以下儿童危害最大，欧盟已经对某些儿童用品禁止使用PVC。目前，我国的塑化剂有关法规与欧盟等发达国家标准严格程度的差距主要表现在限制量上的差距巨大。国内生产的主塑化剂特别是在卫生、低毒等方面达不到环保要求，特别是一些非法商贩，将工业塑化剂应用于食品及医药领域，造成的危害性是无法估量的。
另外，PAEs可通过呼吸道、消化道和皮肤等途径进入人体，目前国内外研究发现，人群PAEs污染状况已相当严重，在早熟女童血液中、育龄期妇女尿样及母乳中均检测到PAEs。近年来，这类化合物引起的环境健康危害，受到环境科学、公共卫生领域、媒体甚至普通大众的广泛关注。
PAEs急性毒性较低，大鼠LD50分别为经口30～34g/kg，腹腔注射15～30g/kg，静脉注射1～2g/kg，小鼠LD50为33.32g/kg，兔为33.9g/kg，豚鼠为26.3g/kg。
PAEs可作用于细胞的染色体，使染色体的数目或结构发生变化，从而使一些组织、细胞的生长失控，产生肿瘤。如发生在生殖细胞，则可造成流产、畸胎或遗传性疾病。美国国家毒理规划署（NTP）的实验报道，大鼠和小鼠能通过食物长期吸收DEHP而引起肝癌，同时DEHP的代谢单体单-（2-乙基己基）邻苯二甲酸酯（MEHP）也可引起睾丸间质细胞肿瘤。有实验表明，DEHP可在无明显细胞毒性的剂量下，导致胚胎生长发育异常，因此，DEHP可被作为一种潜在的强致畸剂。
PAEs在体内、体外实验以及动物模型中均表现出明显的抗雄激素作用，对婴幼儿内分泌和生殖系统的发育产生影响。
动物实验表明，围产期PAEs及其代谢产物暴露会导致雄性大鼠性细胞分化异常，表现出特殊毒性症状，如尿道下裂、隐睾症等，类似人类胎儿期性腺发育异常引起的睾丸发育不全综合征（testicular dysgenesissyndrome，TDS）。TDS主要由男性性分化过程中支持细胞和/或间质细胞发育和功能异常引起的。
近年来TDS的发病有增加趋势，如隐睾症是儿童最常见的先天性畸形，影响2%～4%或更多的新生男婴。睾丸癌是年轻男性较罕见的癌症，但调查显示西方国家该病发病率在1950年后逐渐增加。PAEs可以造成宫内暴露的雄性子代生殖器畸形，如前列腺畸形、尿道下裂、隐睾和肛门生殖器距离（anogenital distance，AGD）缩短等。
对具有正常排卵周期的雌性SD大鼠进行灌胃染毒2g/kg的DEHP，结果发现受试大鼠自然排卵周期改变，动情周期延长和不排卵，受试组大鼠卵泡颗粒细胞变小致使卵泡的体积减小和出现多囊卵巢。主要是通过其代谢产物MEHP影响卵巢功能，作用位点主要是卵巢颗粒细胞。孕酮的分泌量的下降与MEHP存在剂量-效应关系。PAEs的雌激素效应可能与生物体的生殖系统发育异常、生殖功能障碍、生殖系统及内分泌系统肿瘤以及神经系统发育和功能损伤有关。
有因误服PAEs而发生急性中毒的报道，误服可引起胃肠道刺激，中枢神经系统抑制、麻痹、血压降低等。PAEs的慢性毒性主要表现肾功能下降，病灶性肾囊肿数量增加以及肾小管色素沉着。另外PAEs还可产生肝脏毒性、肺毒性、心脏毒性，长期接触PAEs，可引多发性神经炎和感觉迟钝、麻木等症状。有学者认为哮喘病的增多，也可能与人们在日常生活中接触PAEs有关。
