進入人體的鎘在體內形成鎘硫蛋白，通過血液到達全身，選擇性地在腎臟和肝臟中蓄積。腎臟可以蓄積吸收1/3，是鎘中毒的靶器官。此外，它還在脾臟、胰腺、甲狀腺、睪丸和毛發中積累。鎘主要通過糞便排泄，少量通過尿液排泄。在正常人的血液中，鎘的含量很低，接觸鎘後會升高，但停止接觸後能很快恢復正常。鎘與含有羥基、氨基、巰基的蛋白質分子結合，可抑制多種酶系統，從而影響肝腎器官酶系統的正常功能。鎘還會損傷腎小管，引起糖尿病、蛋白尿、氨基酸尿等癥狀，增加尿鈣和尿酸的排泄。腎功能不全會影響維生素D3的活性，從而阻礙骨骼的生長和代謝，導致骨質疏松、骨骼萎縮、變形。慢性鎘中毒主要影響腎臟，最典型的例子就是痛癥，這是日本眾所周知的公害。而日本的痛癥明顯是區域性的，有些癥狀(如骨軟化癥)在其他慢性鎘中毒地區很少見。慢性鎘中毒也會導致貧血。急性鎘中毒多因在生產環境中壹次性吸入或攝入大量鎘化合物所致。高劑量的鎘是壹種強烈的局部刺激物。含鎘氣體通過呼吸道會引起呼吸道刺激癥狀，如肺炎、肺水腫和呼吸困難。鎘從消化道進入人體後，會出現嘔吐、胃腸痙攣、腹痛腹瀉等癥狀，甚至因肝腎綜合征而死亡。
從動物實驗和人群流行病學調查中發現，鎘還能使溫血動物和人的染色體發生畸變。鎘的致畸和致癌作用(主要是前列腺癌)也有動物實驗證實，但沒有人群流行病學調查材料證實。
孔慶虎，浙江省醫學科學院等。，完成了環境鎘汙染對人體健康影響的研究。認為鎘汙染主要涉及腎小管，並可引起骨質疏松，損害男性泌尿和生殖系統。鋅對鎘損傷有保護作用。這項研究最近獲得了浙江省醫療衛生科技創新壹等獎。
本研究從1979開始，涉及外環境汙染源、汙染途徑、汙染範圍、汙染程度、人群鎘攝入量及其對人體健康的危害。研究表明，鎘汙染的主要途徑是水汙染(廢水→土壤→大米→人體)，大米中鎘的含量和人體中鎘的攝入量可以反映環境汙染的程度。