刺激症状：DMF蒸气可引起眼、上呼吸道轻、中度刺激症状。
皮肤：污染皮肤可致轻、重不等的灼伤，皮肤起皱，肤色发白，伴有灼痛感，严重者可使皮肤胀肿，剧烈灼痛。
眼：污染眼引起灼痛、流泪、结膜充血；严重者可引起坏死。
胃肠道症状：患者常有食欲不振、恶心、呕吐、腹部不适及等，少数病例有中上。
DMF的毒性作用机制尚未完全明了，现在认为与其体内代谢过程有关。DMF其烃基化，生成N--酰胺（HMMF），HMMF部分脱羟分解成甲酰胺(NMF）和甲醛，NMF还可羟基化，然后再分解成甲酰胺 (F），还有少部分DMF以原形从尿中排出。实验表明，NMF毒性强于DNF及HMMF。NMF或HMMF生成N-氨基甲酰半胱氨酸（AMCC）过程中的活性中间产物（可能是异酸甲酯），具有亲电性，可以与蛋白质、DNA、RNA等大分子的亲核中心共价结合，造成机体损伤。
在光谱中，N,N-二甲酰胺的上的质子形成二个单峰，因为在的时间尺度中，羰基碳-氮键的旋转速率很慢。羰基碳-氮键的键级大于一，而酰胺碳-氧键的键级则小于二。酰胺的红外线光谱中，C=O带通常在小于1700cm−1处，因其C=O键因为从氮供给氧的电子密度而减弱。
在N,N-二甲酰胺中使用进行反应具有一定的危险性。有报道指出在26°C的低温下，仍发生放热的分解反应。在实验室规模中，任何热量的释放（通常）很快会被发现并使用冰浴加以控制，因此N,N-二甲酰胺与的组合仍十分常用。然而，在试验工厂规模下曾有许多事故发生。