A Agência Internacional para Pesquisa do Cancro (IARC) designou o estireno como possivelmente cancerígeno para os seres humanos, com limitada evidência de carcinogenicidade em animais experimentais e inadequada evidência em seres humanos (grupo 2B). Assim, não há associação causal entre o estireno e qualquer forma de cancro em seres humanos, mas uma pequena elevação do risco de um ou mais cancros não pode ser descartada.
A exposição aguda a doses elevadas pode afetar a conjuntiva, pele, mucosas, e vias aéreas superiores.
A exposição crônica a baixas doses, mais associada à exposição ocupacional, provoca nefrotoxicidade, hepatotoxicidade e neurotoxicidade.