本类药物主要具有：兴奋中枢神经系统、利尿及对胃肠道刺激作用;中毒后发生恶心、呕吐、腹痛，直至出现呕血、便血;同时有头痛、头昏、耳鸣、烦躁、谵妄、肌肉震颤、惊厥、昏迷、体温升高、呼吸加快、心动过速及其他心律失常;可见血压降低、尿多、尿意窘迫或有血尿。
1.过敏反应
过敏反应多表现为皮肤湿疹、荨麻疹或伴气喘，也有多形红斑样药疹。高度过敏者，常在推注过程中突发躁动不安、意识丧失、口唇发绀，继而呼吸、心跳停止。
2.药物过量中毒
药物过量中毒多见于儿童用药过量或误服，超过最大治疗量(6毫克/千克/次)，早期表现为恶心、呕吐、烦躁不安，并有无意识动作、口渴、脱水及低热;后期可出现呕血、谵妄、痉挛、昏迷、高热和虚脱，亦有表现为癫痫样大发作，可因延髓抑制而死亡。
3.个体差异
造成氨茶碱毒副反应的原因与个体用药差异大有关。氨茶碱清除速度，女性慢于男性，老年人慢于青壮年人，肥胖、肝病、心衰、慢阻肺、低氧血症、酸中毒和高碳水化合物饮食，均影响氨茶碱代谢，使其半衰期延长，按常规剂量长期应用时，亦可引起中毒。
此外，配伍不当也是引起氨茶碱毒副反应的原因。延缓茶碱代谢的药物有红霉素、螺旋霉素、H2-受体拮抗剂等，这些药物有降低茶碱清除率、延长半衰期的作用，这些药物与氨茶碱并用，易发生中毒。
注射速度过快也可引起氨茶碱毒副反应。静注治疗剂量发生中毒的确切原因尚不明，多认为与注射速度有关，故有“速度性休克”之称。