神经性毒剂毒性大小与毒剂种类、动物种属、中毒途径、机体功能状态和环境条件等因素有关。神经性毒剂毒性强，其急性毒性最有实际意义。实战条件下，神经性毒剂可通过呼吸道、皮肤、眼、伤口和胃肠道等多种途径使人、畜中毒。
沙林、梭曼、塔崩三种G类神经性毒剂的主要中毒途径是呼吸道吸入，其液滴态也可经皮肤吸收中毒。V类毒剂的毒性比G类大，特别是皮肤吸收毒性，VX的主要中毒途径是皮肤吸收，其气溶胶态也可通过呼吸道吸入中毒。
四种神经性毒剂对人的半数致死剂量(估算值)
| 毒剂 | 呼吸道吸入 LCt50 mg·min/m3 | 皮肤吸收 LD50 mg/人 | 口服吸收 LD50 mg/人 |
| VX 梭曼 沙林 塔崩 | 36 70 100 400 | 15 1000 1700 1000 | 5 10 10 40 |
不同中毒途径的毒性大小有很大差别。一般说，伤口、眼污染液滴态毒剂和呼吸道吸入蒸气态或气溶胶态毒剂危害性最大，其毒性与注射途径中毒相近，其次为胃肠道染毒，再次为皮肤污染液滴态毒剂。伤口染上液滴态毒剂或有毒剂弹片复合伤时，毒剂可通过伤口迅速引起全身中毒，毒性很大，必须迅速采取急救措施; 眼液滴态毒剂吸收迅速而完全，很快引起全身中毒，毒性很大，必须尽快用大量水冲洗眼; 呼吸道吸入中毒时毒剂吸收极为迅速，类似静注中毒，中毒过程发展极为迅猛。人短时间暴露于微量蒸气态毒剂，如0.5～2mg/m3沙林蒸气中2min，即可出现轻度到重度的缩瞳和胸闷; 胃肠道吸收中毒时毒剂经胃肠道酸碱度和肝脏的部分解毒，毒性相对减小;皮肤有屏障作用，相对毒性最小，但VX由于挥发度很小，穿透性强，机体又不含V类毒剂的分解酶，故其皮肤毒性比G类毒剂大得多。VX对人体不同部位皮肤的穿透率，以抑制血胆碱酯酶活力70%所需剂量为指标，则面颊，额部，腹部和前臂掌面所需剂量相应为5.1μg/kg，11.2μg/kg，31.8μg/kg和40.0μg/kg。
机体功能状态对毒性有很大影响。人的体力活动强度直接影响呼吸量，使单位时间内吸入的毒剂量和速度成为变量，因而明显改变毒性大小。如作战人员在不同作战条件下，毒性相差可达6倍。
人不同作战条件下吸入沙林的毒性(估算值)
| 作战条件 呼吸量 (L/min) | 半数失能浓时积 ICt50 (mg·min/m3) | 半数致死浓时积 LCt50 (mg·min/m3) | 致死浓时积 LCt (mg·min/m3) |
| 静止11 防御24 进攻77 | 50 25 8 | 100 50 15 | 180 90 30 |
环境气温和季节影响机体功能状态，对毒性有肯定的影响。夏季或高气温，各种途径中毒的毒性都增大，特别对毒剂的皮肤穿透率影响明显。
不同动物对毒剂的敏感性有很大差别，毒性可相差几十倍。蚂蝗对神经性毒剂最敏感，蟾蜍则最不敏感。鸟类、家禽对神经性毒剂敏感，因此在没有可靠的神经性毒剂报警装置时，可在现场放置蚂蝗、鸟类、家禽以指示空气中有无对人有害的神经性毒剂蒸气的存在。
8种动物吸入沙林5分钟的毒性
| 动 物 | LC50 (mg/m3) |
| 鸡 鸽 麻雀 狗 兔 大白鼠 豚鼠 小白鼠 | 3.5 3.9 5.8 13.0 13.8 26.5 44.0 52.0 |
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