Các ion tetrametylamoni[9] ảnh hưởng đến dây thần kinh và cơ bắp, gây khó thở, cơ tê liệt và có thể là tử vong[10]. Nó có cấu trúc liên quan đến acetylcholin, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng ở cả đường nối thần kinh cơ và thành mạch tự trị. Sự giống nhau cấu trúc này được phản ánh trong cơ chế độc tính của nó - nó liên kết và kích hoạt các thụ thể acetylcholin nicotinic, mặc dù chúng có thể bị nhạy cảm trong sự có mặt của chất chủ vận. Tác dụng của tetrametylamoni được phát hiện nhiều nhất trong các tế bào tự trị, và do đó tetrametylamoni được phân loại theo truyền thống như là một chất kích thích hưng phấn[11]. Các phản ứng ganglionic có thể góp phần gây tử vong do nhiễm trong công nghiệp, mặc dù "các vết bỏng hóa học" do cơ chế mạnh này gây ra cũng nghiêm trọng. Có bằng chứng cho thấy ngộ độc có thể xảy ra thông qua tiếp xúc với các dung dịch cô đặc TMAH.[12]