Gemcitabine là hóa chất hoạt động bằng cách tiêu diệt các tế bào đang phân chia. Các tế bào ung thư phân chia rất nhanh và nên trở thành đích tác dụng gemcitabine, nhưng nhiều tế bào cũng có khả năng phân bào rất nhanh, như các tế bào da, da đầu, niêm mạc dạ dày, và tủy xương, dẫn đến tác dụng phụ.[9]:265

Trên nhãn của gemcitabine mang cảnh báo nó có thể ức chế tủy xương, và gây ra giảm bạch cầu, giảm tiểu cầu, và giảm hồng cầu,nên sử dụng một cách cẩn trọngvới những người rối loạn chức năng gan, thận, hoặc tim mạch, bệnh nhân không nên sử dụng vắc xin sống, có thể gây ra hội chứng bệnh não có thể phục hồi, có thể gây ra hội chứng thoát mao mạch, có thể gây ra bệnh phổi nghiêm trọng như phù phổi, viêm phổi, và hội chứng suy hô hấp người lớn, và có thể gây tổn hại tinh trùng.[4][10]

Các tác dụng phụ thường gặp (hơn 10% số người phát triển chúng) bao gồm khó thở, giảm ba dòng, nôn và buồn nôn, tăng men transaminase, phát ban và ngứa, rụng tóc,  máu và protein trong nước tiểu, triệu chứng cúm, và phù.[4][11]