急性毒性

啮齿动物急性经口急性毒性实验证明，分别给予小鼠和大鼠10g/kg以及16g/kg的三氯蔗糖，均未发现致死现象。

慢性毒性和致性

为评价三氯蔗糖的慢性和亚慢性毒性，相关研究者进行了大量的实验。有学者以0.3% 、1.0%和 3.0%饮食含量的三氯蔗糖饲喂大鼠78周和104周，研究结果表明三氯蔗糖对大鼠成活率以及行为等均无影响，也未见发生率增加。但1.0%或3.0%的三氯蔗糖处理能促进雌鼠肾重量增加，肾盆上皮增生，并出现肾盆上皮矿质化，这可能与摄入高剂量不易吸收物质有关。3.0%的三氯蔗糖饲喂大鼠104周能降低大鼠平均体重以及数量，促使雌鼠肾上腺皮层性，以及产生。

生殖发育毒性

生殖发育毒性数据表明，三氯蔗糖及其水解产物对雌鼠或雄鼠生殖能力均没有不利影响。