Kesan sampingan yang dilaporkan ialah: tindak balas neurologi (cth, sakit kepala, pening, mengantuk, kekeliruan, halusinasi, dan konvulsi), loya, muntah, cirit-birit, sembelit, mukositis, anoreksia, stomatitis, ketoksikan sum-sum tulang (ketoksikan pengehadan dos; 7 – 21 hari untuk pulih selepas ubat dihentikan), anemia megaloblas, trombositopenia, pendarahan, ulser dan perforasi gastrousus, imunosupresi, leukopenia, alopesia (keguguran rambut), ruam kulit (cth, ruam makulopapular), eritema, pruritus, pelepuhan atau kerengsaan pada kulit dan membran mukus, edema pulmonari, enzim hati tidak normal, kreatinina dan nitrogen urea darah.[9]

Oleh kerana kesan negatifnya pada sumsum tulang, pemantauan tetap kiraan darah penuh adalah penting, serta tindak balas awal terhadap kemungkinan jangkitan. Di samping itu, fungsi buah pinggang, asid urik dan elektrolit serta enzim hati biasanya diperiksa.[10] Lebih-lebih lagi, oleh kerana ini, penggunaannya pada orang yang mempunyai leukopenia, trombositopenia atau anemia teruk adalah bersikap kontraindikasi.[11]

Hidroksikarbamida telah digunakan terutamanya dalam rawatan penyakit mieloproliferatif yang mempunyai risiko yang wujud untuk berubah menjadi leukemia mieloid akut. Terdapat kebimbangan sejak sekian lama bahawa hidroksikarbamida sendiri membawa risiko leukemia, tetapi kajian besar telah menunjukkan bahawa risiko itu sama ada tidak hadir atau sangat kecil. Namun begitu, ia telah menjadi penghalang untuk penggunaannya yang lebih meluas pada pesakit dengan penyakit sel sabit.[12]