Diazepamın yan etkileri genellikle hafiftir ve sık rastlanmaz. En yaygın yan etkiler: sedasyon, yorgunluk, uyuşukluk, reaksiyon süresinin uzaması, baş dönmesi, başağrısı, konfüzyon, anterograd amnezi. İlacı gece alanlarda ertesi sabah konsantrasyon bozukluğu, rezidüel sersemlik şekli de görülen artık-etki reaksiyon kapasitesini bozabilir. Diazepamın kas gevşetici özellikleri nedeniyle yaşlı hastaların özellikle dikkat etmesi gereklidir.Daha nadir görülen etkiler gastrointestinal rahatsızlıklar, sarılık, idrar retensiyonu, larinks spazmı, göğüs ağrısı, hipotansiyon, bradikardi, depresif ruh hali, libido kaybı, kadınlarda menstrüel düzensizlikler, iştah artması, ağız kuruluğu, kandiskrazileri, alerjik deri reaksiyonları ve solunum depresyonudur.
İlacın, tetanus tedavisinde olduğu gibi çok yüksek dozda birkaç gün verilmesinden sonra kolik-tipi abdominal ağrı ve diyare gelişebilir. İlacın yüksek dozda uzun süreli kullanılması ataksi yada görme bozuklukları gibi reversibl rahatsızlıklarla sonuçlanabilir.