硫酸二甲酯是潜在的致癌物质 和诱变剂，具挥发性、毒性、腐蚀性及环境危害，可通过皮肤、黏膜和胃肠吸收。其中毒症状可能延迟6-24小时显现出来，从而会造成对中毒源的不敏感及症状的进一步恶化。 少量的硫酸二甲酯泄露可用浓碱溶液，如氨水、碱金属氢氧化物溶液等使之水解处理，但大量泄漏时，水解反应可能会非常剧烈。普通水与硫酸二甲酯反应的最终产物为甲醇与硫酸，反应较慢且产物对环境有害，因而硫酸二甲酯的泄露不可用水处理。