ความเป็นพิษของธาตุเหล็กเป็นผลมาจากการใช้เหล็กเกินพิกัดและเป็นที่แพร่หลายมากที่สุดในเด็กเล็กที่กินอาหารเสริมธาตุเหล็กโดยไม่ตั้งใจ เมื่ออะตอมของธาตุเหล็กที่หมุนเวียนอยู่ในเลือดมีปริมาณเกินกว่าโมเลกุลที่มีอยู่ในร่างกายที่เกาะติดกับเหล็กความเสียหายของอวัยวะจะเริ่มขึ้น สัญญาณแรกของการเป็นพิษจากเหล็กคืออาการปวดท้องและอาเจียนเนื่องจากเยื่อบุกระเพาะอาหารและลำไส้ได้รับอันตราย เมื่อปล่อยทิ้งไว้ไม่ได้รับความเสียหายอวัยวะก็ยังคงมีผลเสียชีวิตเนื่องจากอวัยวะล้มเหลว
ร่างกายควบคุมปริมาณธาตุเหล็กจากอาหารดังนั้นความเป็นพิษของธาตุเหล็กมักเกิดจากอาหารเสริมมากกว่าแหล่งอาหารที่เป็นธาตุเหล็ก อาหารเสริมที่มีธาตุเหล็กถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคโลหิตจางและเป็นส่วนหนึ่งของการดูแลก่อนคลอด หนึ่งในรูปแบบที่ดึงดูดมากที่สุดคือแท็บเล็ตวิตามินเด็กที่มีธาตุเหล็กเพิ่ม อาการพิษเริ่มต้นเมื่อปริมาณธาตุเหล็กต่ำถึง 0.00035 ออนซ์ต่อน้ำหนัก 2.2 ปอนด์ (10 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม) ของน้ำหนักตัวถึงแม้ว่าปริมาณพิษจะแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล
ความเป็นพิษจากเหล็กเป็นสาเหตุการเสียชีวิตจากพิษในเด็กเล็ก ผู้ที่ต้องการถ่ายเลือดบ่อย ๆ ก็มีความเสี่ยงต่อการเป็นพิษจากเหล็ก การใช้ยาเกินขนาดเหล็กโดยเจตนาในผู้ใหญ่เกิดขึ้นได้ยาก โรคทางพันธุกรรมบางอย่างอาจทำให้เหล็กเกินพิกัดเรื้อรัง
ธรรมชาติที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือเหล็กก่อนจะทำลายเยื่อบุของระบบทางเดินอาหารด้วยอาการที่ปรากฏภายในหกชั่วโมงของการใช้ยาเกินขนาด ธาตุเหล็กจะเคลื่อนย้ายไปยังอวัยวะอื่นที่เซลล์เกิดความเสียหาย อวัยวะที่อ่อนแอโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือตับสมองหัวใจและไต ความเป็นพิษของเหล็กทำให้เกิดการตายของเซลล์ในอวัยวะซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของอวัยวะ
มีทางเลือกในการรักษาหลายแบบและขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการใช้เหล็กเกินพิกัด หากจับได้เร็วพอการสูบกระเพาะอาหารอาจมีประสิทธิภาพ ยาระบายที่แข็งแกร่งสามารถให้ในการทำความสะอาดลำไส้ การใช้เกินพิกัดอย่างรุนแรงจะใช้การบำบัดด้วยคีเลชั่นเพื่อจับเหล็กกับสารเคมีที่ถูกขับออกมา
เหล็กเป็นอะตอมที่มีปฏิกิริยาตอบสนองสูงซึ่งสามารถรับและบริจาคอิเล็คตรอนได้ ปฏิกิริยานี้ทำให้องค์ประกอบสำคัญเป็นพิษเมื่อระดับเหล็กในร่างกายสูงเกินไป เมแทบอลิซึมของเหล็กผูกเหล็กอะตอมมิกกับโปรตีนเพื่อป้องกันไม่ให้ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อสร้างอนุมูลอิสระที่ทำลายเซลล์ เหล็กที่ถูกผูกไว้นั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการเผาผลาญภายในร่างกาย
กว่าครึ่งของธาตุเหล็กในร่างกายมนุษย์พบได้ในฮีโมโกลบินซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีออกซิเจนในเซลล์เม็ดเลือดแดง การขาดธาตุเหล็กอย่างเพียงพออาจทำให้เกิดภาวะโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก เหล็กจะถูกเก็บไว้ในร่างกายเพื่อป้องกันการขาด มันถูกพบในตับไขกระดูกและม้ามที่มันถูกผูกไว้กับโมเลกุลเฟอร์ริติน ธาตุเหล็กยังถูกนำไปรีไซเคิลในร่างกายเมื่อเซลล์เม็ดเลือดแดงเก่าแตกตัว
