Penisilin tedavisinde ortaya çıkan en ciddi aşırı duyarlık reaksiyonu çoğunlukla fatal sonuçlar veren anafilaktoid tepkidir. Bu tepkiler genellikle çeşitli alerjenlere duyarlı olan kişilerde görülmektedir. Bu nedenle tedaviye başlamadan önce anamnez alınırken hastanın penisilin türevlerine, sefalosporin ve diğer alerjenlere duyarlı olup olmadığı soruşturulmalıdır.
Bazı kişilerde özellikle gonore tedavisinde olduğu gibi bir defada yüksek doz (4-8 milyon IU) tatbik edildiği zaman, bileşimindeki prokaine bağlı olarak ani toksit reaksiyonlar ortaya çıkabilir. Bu reaksiyonlar kendini anksiete, konfüzyon, ajitasyon, depresyon, kollaps gibi belirtiler ile gösterir. Şimdiye kada her ne kadar bildirilmemişsede tüm antibiyotikler gibi penisilinlerde antibiyotiğe bağlı pseudomepranöz kolite yol açabilir. Böyle bir durum ortaya çıktığı taktirde ilaç derhal kesilmeli ve gerekli önlemler alınmalıdır.
Geçmişinde belirgin alerji ve astma olan hastalarda penisilin dikkatle kullanılmalıdır. Tedavi sırasında penisiline duyarlı olamyan organizmaların aşırı üremesi görülebileceğinden hastaların yakından izlenmesi gerekir. Özellikle yüksek dozda uygulanan penisilin tedavisinde böbrek ve hematopoetik sistemlerin periyodik kontrolü gereklidir.