La clorochina è molto pericolosa in caso di sovradosaggio. Viene assorbita rapidamente dall'intestino. Nel 1961, venne pubblicata una raccolta di casi clinici che conteneva il resoconto di tre bambini che morirono entro 2,5 ore dall'assunzione di una dose eccessiva del farmaco. La quantità necessaria per arrivare all'overdose non è nota, ma si sa che l'indice terapeutico della clorochina è basso. Uno dei bambini risultava deceduto in seguito all'assunzione di una dose tra i 0,75 e 1 grammo, il doppio rispetto a una singola dose terapeutica per i bambini. I sintomi di sovradosaggio comprendono mal di testa, sonnolenza, disturbi visivi, nausea e vomito, collasso cardiovascolare, convulsioni e arresto respiratorio e cardiaco improvviso.