Così come la maggior parte dei farmaci chemioterapici, anche la dacarbazina presenta numerosi effetti collaterali, in quanto interferisce con la crescita delle cellule cancerose ma anche di quelle sane. Tra gli eventi avversi più importanti vanno ricordati i seguenti: anomalie congenite del feto in caso di assunzione del farmaco durante la gravidanza, sterilità temporanea o permanente; immunosoppressione (ridotta capacità a combattere le infezioni o le malattie). Il farmaco è ritenuto ad alto potenziale emetico e la maggior parte dei pazienti che lo devono assumere vengono pre-medicati opportunamente con farmaci antiemetici. Altri effetti indesiderati significativi sono il mal di testa, l'affaticamento e la diarrea occasionale.