烏頭毒性極強，因品種、采集時間、炮制、煎煮時間等不同，毒性差別很大，炮制過程中生物堿含量可損失81.3%，不同地區附片毒性測定可相差8倍之多，其總生物堿含量與其毒性強度間無平行關系，而與乙酰基含量有較大關系。疲勞、出血、饑餓的動物毒性可減弱，交感神經系統機能亢進者易中毒。中毒量可使犬心動過速、室性纖維顫動、撲動。它對心臟的作用，部分由于迷走神經的影響，更主要的是其直接對心肌的作用。動物實驗證明，熟附片中毒時的心電圖改變與烏頭堿相似，大量阿托品對熟附片中毒之兔、豚鼠的心電圖有改善作用，但不能防止動物死亡，但有報告對烏頭中毒之小鼠可降低死亡率，使烏頭堿某些毒性癥狀延遲出現。臨床應用大劑量阿托品搶救烏頭中毒，可以減輕癥狀，使心電圖恢復正常。利多卡因可顯著降低動物因烏頭中毒的死亡率。干姜、甘草與熟附片同煮，可使后者毒性大為降低，并降低動物(兔、小鼠)死亡率或延長死亡時間。此外金銀花、綠豆、犀角亦可解毒。烏頭堿在離體心房所引起的纖維顫動，普魯卡因、抗組織胺藥、奎寧丁、心得安等均能抑制之。

同屬植物日木烏頭AconitumjaponicumNakai(多為白河附子)及從中國移植于日本的川烏(少部分用此實驗)，在加壓罐內用110℃1公斤/平方cm40分鐘進行處理，此時烏頭堿已分解，強心成分為一種耐熱的無毒的非生物堿部分，對離體蟾蜍心臟具有強心作用，而其毒性(半數致死量)則為原生藥1/150;處理后附子不出現唾液分泌增加、全身痙攣等中毒癥狀。烏頭冷浸液在一定量時作用與烏頭堿一樣(引起兔血壓下降，心律紊亂)，煎劑則毒性減弱對離體心臟表現強心作用，進一步從烏頭根中分離出氯仿不溶性物質，為非生物堿成分，耐熱、毒性減弱，卻具有強心作用，并闡明了烏頭經炮制、煎煮后，使有毒成分分解，而強心成分不變，因此認為中醫所用附子的作用，是由烏頭堿分解產物及其非生物堿強心成分的綜合作用。有用離子交換樹脂及色層分離提得強心成分，但在室溫22℃時仍表現毒性。其強心作用可因采集季節(5-9月采者引起心傳導障礙，11月至翌年2月采集之烏頭及開花期采集之葉均表現強心作用)，實驗時的室溫(20℃以上毒性占優勢，18℃以下則強心作用占優勢)、保存期間(放置1年以上強心作用明顯)、動物機體狀態(動物冬眠、饑餓、疲勞等狀態強心作用顯著)等因素而受影響。日產烏頭、附子中無機鹽含量相當高，其含量與周圍土壤化學成分有關，Ca()含量：母根65mg%，子根5mg%。附子有中樞興奮作用，大量對電刺激小鼠表現鎮痛，并使動物能耐受寒冷的影響，使離體腸管張力上升，此外具有防腐、抗真菌等作用。烏頭堿滴入兔角膜，先興奮后麻痹。烏頭堿、新烏頭堿(Mesaco-nitine)、愛沙烏頭堿(Jesaconitine)均易從粘膜吸收，因加熱而減弱毒性，三者中最后一種毒性最強，其次為新烏頭堿。附子中毒時普魯卡因有解毒作用;此外，甘草、生姜、遠志、黃耆、黑豆、牛乳等亦可解毒。日本報道AconitumchinenseSieb莖、葉的浸出液具有原形質毒樣作用，對心血管、腸管、瞳孔有類似擬交感胺的作用。