Tanto exposição imediata quanto crônica ao xileno causam falta de coordenação muscular, confusão, tontura, dores de cabeça e alterações no equilíbrio. Também pode irritar e inflamar olhos e pele.
Pessoas expostas a altos níveis experimentaram dificuldade respiratória, doenças pulmonares, problemas digestivos, hepáticos e renais, dificuldades de memória e tempo de reação atrasado. Exposição altamente densa pode levar a inconsciência e morte.
Exposição crônica tem efeitos nocivos no sistema nervoso central. Condição às vezes chamada "síndrome do solvente orgânico".
Xileno associado a doenças sanguíneas como leucemia. Também reduz contagem de plaquetas.
Exposição ocupacional crônica ao xileno pode resultar em danos hepáticos e renais.