Zasadniczo uważa się, że częstość i nasilenie działań niepożądanych mają związek z wielkością dawki. Zakażenia i zarażenia pasożytnicze: (bardzo często) obniżona odporność na zakażenia. Zapalenie gardła; (często) gorączka; (niezbyt często) półpasiec, zapalenie płuc wywołane przez Pneumocystis carinii, mogą wystąpić zakażenia o różnej lokalizacji lub posocznica. Zaburzenia krwi i układu chłonnego: (bardzo często) leukopenia; (często) zahamowanie czynności szpiku kostnego najczęściej objawiające się leukopenia, ale może wystąpić też trombocytopenia, anemia lub wszelkie inne połączenia tych objawów; (niezbyt często) trombocytopenia, pancytopenia, agranulocytoza. Zaburzenia układu immunologicznego: (niezbyt często) hipogammaglobulinemia; (bardzo rzadko) reakcje anafilaktyczne, zwiększenie liczby guzków dnawych. Zaburzenia metabolizmu i odżywiania: (często) jadłowstręt. Zaburzenia psychiczne: (niezbyt często) depresja, splątanie, zmiany nastroju. Zaburzenia układu nerwowego: (bardzo często) zawroty głowy, ból głowy. Po większych dawkach metotreksatu obserwowano występowanie afazji, niedowładów lub niedowładu połowiczego i drgawek; (często) senność; (niezbyt często)zgłaszano przemijające zaburzenia funkcji poznawczych niewielkiego stopnia oraz zwiększenie ciśnienia śródczaszkowego po podaniu małych dawek metotreksatu. Zaburzenia oka: (często) nieostre widzenie; (niezbyt często) podrażnienie oczu. Zaburzenia serca: (niezbyt często) wysięk osierdziowy. Zaburzenia naczyniowe: (często) zapalenie naczyń, może wystąpić krwotok z różnych miejsc ciała. Zaburzenia układu oddechowego, klatki piersiowej i śródpiersia: (często) przewlekłe śródmiąższowe zapalenie płuc (często związane ze zwiększeniem liczby granulocytów we krwi), mogące prowadzić do zgonu. Po podaniu doustnym i dokanałowym zgłaszano również ostry obrzęk płuc; (niezbyt często) krwawienie z nosa, zwłóknienie płuc, zapalenie płuc, zapalenie pęcherzyków płucnych, astma oskrzelowa, wysięk opłucnowy; (bardzo rzadko) po podaniu dużych dawek zgłaszano zespół bólu opłucnej i zgrubienia opłucnej. Zaburzenia żołądka i jelit: (bardzo często) ból brzucha, wrzodziejące zapalenie jamy ustnej, nudności, zapalenie śluzówki (najczęściej jamy ustnej, ale także zapalenie dziąseł, a nawet zapalenie jelit, owrzodzenie jelit i krwawienie); (często) nudności, wymioty, zapalenie jamy ustnej, biegunka; (bardzo rzadko) działanie metotreksatu na śluzówkę jelit prowadziło do zespołu złego wchłaniania lub toksycznego rozszerzenia okrężnicy. Zaburzenia wątroby i dróg żółciowych: (często) toksyczne działanie na wątrobę powodujące: znaczne zwiększenie aktywności enzymów wątrobowych, ostry zanik wątroby, stłuszczenie, nadwrażliwość na światło, zmiany pigmentacji, krwotok skórny, wybroczyny, telangiektazje, trądzik. Zaburzenia skóry i tkanki podskórnej: (niezbyt często) świąd, pokrzywka, utrata włosów; (bardzo rzadko) czyraczność. Zespół Stevensa-Johnsona i martwica rozpływna naskórka (zespół Leylla). Zmiany łuszczycowe mogą się nasilić po jednoczesnej ekspozycji na światło ultrafioletowe. U pacjentów z łuszczycą zgłaszano występowanie owrzodzenia skóry. Zaburzenia mięśniowo-szkieletowe i tkanki łącznej: (często) bóle stawów. Zaburzenia nerek i dróg moczowych: (bardzo często) niewydolność nerek, krwiomocz, neuropatia; (często) mocznica, zapalenie pęcherza moczowego. Zaburzenia ogólne i stany w miejscu podania: (często) dreszcze. Niewyjaśnione uczucie zmęczenia, złe samopoczucie, martwica. Zaburzenia układu rozrodczego i piersi: (bardzo często) zapalenie pochwy; (niezbyt często) utrata libido /impotencja, owrzodzenia pochwy. Badania diagnostyczne: (bardzo często) odwracalne zwiększenie aktywności aminotransferaz; (często) znaczne zwiększenie aktywności enzymów wątrobowych. Urazy i zatrucia: (bardzo rzadko) zjawisko tzw. reakcji przypomnienia opisywano zarówno w przypadku skóry uszkodzonej napromienianiem, jak i promieniami słonecznymi. Działania niepożądane związane szczególnie z podaniem dokanałowym: ciężkie: chemicznie wywołane zapalenie pajęczynówki, objawiające się bólem głowy, pleców, ramion, sztywnością karku i gorączką. Podostre: obejmować mogą niedowład (zwykle przemijający), porażenie dolnych kończyn, porażenie nerwów, zaburzenia móżdżkowe. Przewlekłe: leukodystrofia manifestująca się podrażnieniem, splątaniem, bezwładem, spastycznością i czasami drgawkami, otępieniem, sennością, śpiączką oraz rzadko śmiercią. Dowiedziono, że równoczesne napromienianie czaszki i dokanałowe stosowanie metotreksatu powoduje zwiększenie częstości leukodystrofii. Opisano też inne dodatkowe reakcje o udowodnionym lub prawdopodobnym związku ze stosowaniem metotreksatu, jak osteoporozę, nieprawidłową morfologię (zwykle "megaloblastyczna") krwinek czerwonych, cukrzycę, inne zmiany metaboliczne i nagłą śmierć. Działanie rakotwórcze, mutagenne i zaburzenia płodności: wykazano, że metotreksat powodował uszkodzenia chromosomów w somatycznych komórkach zwierząt i komórkach szpiku kostnego człowieka, a działanie to było przemijające i odwracalne. U pacjentów leczonych metotreksatem powyższe właściwości mogą zwiększać ryzyko rozwoju nowotworu (zwykle chłoniaka, zazwyczaj odwracalnego), jednak nie ma wystarczających dowodów na sformułowanie ostatecznych wniosków. Stwierdzono, że u ludzi metotreksat w czasie leczenia i przez krótki okres po zaprzestaniu podawania leku powoduje zaburzenia płodności, oligospermię, zaburzenia miesiączkowania oraz brak miesiączki. Ponadto, metotreksat wywiera szkodliwe działanie na zarodek, prowadzi do poronień i występowania wad u płodów. Dlatego pacjenta w wieku rozrodczym należy poinformować o możliwym szkodliwym wpływie na rozród.