雙硫侖單獨應用無明顯毒性，作為戒酒藥其本身對酒精代謝也無明顯影響。乙醇在體內被酒精脫氫酶氧化成乙醛，乙醛很快再被乙醛脫氫酶氧化。雙硫侖的某些代謝產物不可逆地抑制胞質內和線粒體內的乙醛脫氫酶，使飲酒者血中乙醛濃度升高5～10倍，產生強烈的不適感，讓嗜酒者轉而對飲酒產生厭惡和恐懼心理，從而放棄酗酒而達到戒酒目的。用藥者再飲酒后15～20min，有劇烈頭痛、潮紅、焦慮、心動過速及胸前區痛；再過15～20min可有惡心、嘔吐、眩暈、無力、出汗、視物模糊、血壓下降及呼吸困難，可持續2～6h。以上反應，個體差異較大，少數嚴重者可意識喪失及驚厥，血壓可降至休克水平，極個別可引起死亡。故治療開始必須住院密切觀察，并應警告患者，一旦開始服用雙硫侖，任何形式的酒精攝入均可引起其不適甚至危及生命。