二甲基汞易燃易挥发，具有亲脂性，很容易被人体吸收，能够溶解各种橡胶制品。二甲基汞侵入人体后，只有5%会留在血液里，其他的95%缓慢集结在富含脂肪的器官里，比如大脑（大脑中一多半的物质都是脂肪），其毒性会缓慢发作。在接触二甲基汞之后，即便不再接触，二甲基汞还是会不断地在大脑等神经器官里聚集，破坏细胞，杀死神经元。
一般来说，许多有毒物质可以在肝脏内被降解然后排出体外。但是二甲基汞不太一样，它在肝脏里会转化为另一种有机汞——甲基汞，甲基汞也是亲脂性的，而且能够产生自由基损伤身体组织。
新罕布什尔州达特茅斯学院的化学教授凯伦博士在研究汞离子对蛋白质和DNA的影响时，有两滴二甲基汞从移液管里滴了下来，正好滴在了她的乳胶手套上。凯伦马上采取当时所知的一切必要的安全措施来清理实验现场。由于二甲基汞穿透了形同虚设的手套，从她手部的皮肤渗入到了体内。1997年6月，凯伦因医治无效而去世。（两滴二甲基汞溶液，就能吸收1440毫克的汞，而人体汞含量达到400毫克就要面临死亡的危险）