三氧化二砷極易被呼吸系統、消化系統及皮膚吸收。縱然是吸入它的粉末或氣體，還是皮膚接觸到它，已可以知道它的毒性。可通過甲基化二甲胂酸及排尿先消除壹些半衰期為壹至二日的砷，但仍有相當的份量（在重復接觸時為30–40%）會並入骨、肌肉、頭發、指甲及所有含有豐富角質素的組織中，要超過壹個月才能消除。
通過攝食發生急性砷中毒，第壹癥狀便是出現消化系統問題：嘔吐、腹部疼痛及腹瀉常帶血。不致命的劑量也可使人痙攣、心臟血管產生問題、肝臟及腎臟發炎及血液不尋常凝結，跟隨著的是指甲上出現白線及脫發等癥狀。攝取低劑量也可出現肝臟和腎臟的問題，以及使皮膚色素轉變。
吸入或接觸三氧化二砷，也是急性砷中毒的原因。急性砷中毒的第壹癥狀是呼吸道或皮膚受到嚴重刺激，其後便是長期的神經問題。即使三氧化二砷溶液已稀釋，若觸及眼睛，仍非常危險。
以下的人較易患上砷中毒：在工作上經常接觸三氧化二砷的（例如在金屬煉制廠中工作）、經常飲用含有大量砷的水（0.3–0.4 ppm）的居民，以及長期服用砷基藥物的病人。
三氧化二砷被視為人類的致癌物質。在美國、日本和瑞典，壹個研究指出鑄銅廠的工人比普通群眾患肺癌的機會率高出六至十倍。無論是通過飲用的食水還是作醫療用途的藥物，長期攝食三氧化二砷都可導致皮膚癌。同壹研究指出若女性於工作時需接觸三氧化二砷或與鑄銅廠是比鄰，可產生生殖問題，例如：高流產率、剛出生的嬰孩比較輕、先天畸形等。
此外，在現實中及許多文學作品中，都把“砒霜”作為投毒的首選。如中國晚清的光緒帝就是死於急性砒霜中毒。又如在中國小說《水滸傳》和《金瓶梅》中，武大郎就是被潘金蓮等人用砒霜毒死。法國小說《包法利夫人》的主角愛瑪亦是服用砒霜自殺身亡。
曾有網絡謠言指稱，蝦類海產與維生素C經混食後，會於體內自行合成砒霜而致人於死。但經計算，若要在體內合成足以造成急性中毒的劑量，所食用之蝦類海產與維生素C均須遠逾常人腸胃容量，故在實際上極不可能。最壞的結果是因慢性中毒而造成肝腫大，但其嚴重程度遠小於養殖海產體內的過量抗生素所造成的問題。[2]
在歐盟的“關於化學品註冊、評估、許可和限制法案”（REACH）中，已將三氧化二砷列為高度關註物質(SVHC)
砒霜的用途
藥劑
制備砷基殺蟲劑的原料，包括亞砷酸鈉、砷酸鈉及二甲胂酸鈉。
制備農藥、殺鼠劑等。
制備配藥學及獸醫學的產品，例如：阿斯凡納明。
工業
搪瓷及玻璃的脫色劑，也能使玻璃、陶瓷產品更透明光滑。
木的防腐劑。
在冶金學中，它用於阻止氫的再結合。
制備元素形式的砷、砷合金及砷化合物半導體的原料。
西醫
用作抵抗性急性前骨髓性白血病的化學療法。這種藥名為Trisenox?，成份為三氧化二砷，是壹次性的針劑；每劑容量為10毫克，稀釋後作靜脈註射。也可用於治療壹些對其他藥物治療無反應的白血病病患者。
制藥廠——Cephalon，把三氧化二砷命名為 Trisenox? 並售賣之。這種藥用作化療藥物醫治對壹線藥物沒有反應的原發性作用。有人猜想三硫化二砷能引誘癌細胞自毀。因為砷有毒性，所以用此藥的風險非常高。
三氧化二砷也應用在中醫和現代醫學，也稱為“白砷”，可以經呼吸道、皮膚及消化道吸收。用以治療對全反式維甲酸和蒽環黴素化療無反應或復發的急性早幼粒細胞白血病。[4] 微量時可治療皮膚癥或改進血液，但0.06克是危險劑量，0.125-0.25克的三氧化二砷已足以致人於死地。
2010年，香港大學醫學院發現，若劑量適當，砒霜的潛在毒性會解除，尤其是對心臟的副作用會大大減低，並成功把砒霜研發成為處方的口服藥物，已治愈超過壹百名血癌病人。患者已接受此項治療，存活率達七成。在此等病癥中，口服砒霜已替代了骨髓移植作為最主要療法。口服砒霜還能應用於治療其他癌癥，包括淋巴癌和多發性骨髓瘤。[5]
牙科方面，極小劑量的三氧化二砷可用於殺死齲齒內的牙神經。
1996年，Science雜誌稱“這是繼全反式維甲酸之後，又壹個令人感到震撼的發現”。[6]1999年，美國FDA批準As2O3治療復發性和難治性急性早幼粒細胞白血病（APL）、多發性骨髓瘤（MM）、骨髓增生異常綜合征（MDS）。2002年，Asadin獲得臺灣衛生署核準上市。
中醫
性味：味辛酸，性大熱，有劇毒，有腐蝕性。[註 2]
功能：強壯、補血、祛痰、截瘧、殺蟲、墮胎、蝕惡肉。[1]
主治：風痰哮喘，久瘧痞塊，貧血萎黃，惡瘡，頑癬，痔瘡，贅瘤等癥。
用量：二至五厘。
禁忌：孕婦不可用