意外將局麻藥注入血管，可能立即產生毒性反應。當給藥過量時需要1-2小時才達到血漿峰值濃度，達峰時間取決于注射部位。因此中毒癥狀會延遲出現。全身性中毒反應可能包括中樞神經系統和心血管系統。
中樞神經系統中毒是通過逐漸加重的癥狀和體征逐步反應出來。最先出現的癥狀是視覺和聽覺受干擾，口周麻木、頭昏、輕微頭痛，麻刺感，和平衡失調。語言障礙、肌肉僵直和肌肉震顫是非常嚴重的癥狀，可能是驚厥急性發作的先兆。這些癥狀不要和神經官能癥的行為相混淆。這些癥狀出現后，會出現意識喪失和癲癇大發作的驚厥，時間持續幾秒鐘至幾分鐘。由于突然驚厥引起的肌肉活動增加和對呼吸的影響，會立即產生缺氧和碳酸過多的癥狀，在有些情況下會出現窒息。呼吸和代謝性酸中毒會增加局麻的毒性作用。
局麻藥物通過中樞神經系統和代謝途徑的重新分布，使機體得到恢復。一般來說，只要未注射大量的藥物，機體就可以很快得到恢復。
發生心血管系統中毒情況更為嚴重，全身高濃度局麻藥會引起低血壓、心動過緩、心率失常甚至心跳停止。在志愿者靜脈注射羅哌卡因會引起心臟傳導和心肌收縮抑制的癥狀。除非病人使用一般的麻醉藥或大量的鎮靜劑如安定、巴比妥鈉，中樞神經系統中毒的現象一般會在心血管毒性作用產生前出現。