Các hợp chất xêsi không phóng xạ có độ độc trung bình. Tiếp xúc một lượng lớn có thể gây khó chịu và co thắt, do tính chất tương tự của xêsi so với kali, nhưng những lượng lớn như vậy không thể có được một cách thông thường trong các nguồn tự nhiên, vì thế xêsi không bị coi là chất hóa học chính gây ô nhiễm môi trường.[107] Liều gây chết trung bình (LD50) của xêsi clorua đối với chuột là 2,3 g/kg, so với LD50 của kali clorua và natri clorua.[108] Ứng dụng chính của xêsi không phóng xạ, là xêsi format trong dung dịch khoan dầu khí, lợi dụng độc tính thấp của nó để giảm chi phí thay thế.[72]

Tất cả các kim loại kiềm đều có độ hoạt động hóa học cao. Xêsi, một trong các kim loại kiềm nặng nhất, là một trong số các kim loại hoạt động hóa học mạnh nhất và gây nổ mạnh khi tiếp xúc với nước, do khí hydro được giải phóng ra từ phản ứng bị nung nóng bởi nhiệt giải phóng ra từ chính phản ứng này, gây ra đánh lửa và gây nổ mạnh (như các kim loại kiềm khác) – nhưng do xêsi là quá hoạt hóa nên phản ứng nổ này diễn ra ngay cả với nước lạnh hay nước đá.[10] Nhiệt độ bắt lửa của xêsi là −116 °C, do đó nó có tính tự cháy cao, và bùng nổ trong không khí tạo thành xêsi hydroxit và nhiều oxit khác. Xêsi hydroxit là một bazơ cực mạnh, có khả năng ăn mòn thủy tinh.[15]

Các đồng vị Cs134 và Cs137 (có trong sinh quyển ở mức một lượng rất nhỏ do rò rỉ phóng xạ) là gánh nặng phóng xạ, phụ thuộc vào vị trí của từng khu vực. Xêsi phóng xạ không tích lũy trong cơ thể như nhiều sản phẩm từ phân rã hạt nhân khác (chẳng hạn như iốt phóng xạ hay stronti phóng xạ). Khoảng 10% xêsi phóng xạ hấp thụ được thải ra khỏi cơ thể tương đối nhanh trong mồ hôi và trong nước tiểu. 90% còn lại có chu kỳ bán rã sinh học khoảng 50 đến 150 ngày.[109] Xêsi phóng xạ sau kali và có khuynh hướng tích lũy trong tế bào thực vật, như trong trái cây và rau.[110][111][112] Thực vật hấp thụ xêsi ở các mức khác nhau, một số không hấp thụ nhiều, và một số hấp thụ lượng lớn. đôi khi thể hiện khả năng kháng hấp thụ nó. Nó được ghi nhận rằng nấm trong các khu rừng bị ô nhiễm tích tụ xêsi phóng xạ (xêsi-137) trong túi sinh bào tử.[113] Tích tụ xêsi-137 trong các hồ được quan tâm nhiều sau thảm họa Chernobyl.[114][115] Các thí nghiệm trên chó cho thấy một liều đơn 3,8 millicuries (140 MBq, 4,1 μg xêsi-137) trên mỗi kilogram gây tử vong trong 3 tuần;[116] một lượng nhỏ hơn có thể gây vô sinh và ung thư.[117] Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế và các nguồn khác cảnh báo rằng các vật liệu phóng xạ như xêsi-137 có thể được dùng trong các thiết bị phân tán phóng xạ hoặc "bom bẩn".[118]