遗传毒性更昔洛韦浓度分别为50-500μg/ml和250-2000μg/ml时，体外可增加小鼠淋巴瘤细胞的突变和人淋巴细胞DNA的损伤。在小鼠微核试验中，更昔洛韦在150和500 mg/kg(iv)(以AUC计算相当于人暴露量的2.8至10倍)时，有致裂变作用，但在50 mg/kg(以AUC计算，与人用药剂量相当)时无此作用。Ames沙门氏菌试验表明，更昔洛韦在500至5000μg/ml的浓度下，无致突变作用。
生殖毒性雌性小鼠静脉给予更昔洛韦90 mg/kg/日(以AUC计算，约相当于人给药剂5 mg/kg平均暴露水平时的1.7倍)，可引起交配行为减少，生育力降低，并增加胚胎死亡率。每日口服或静脉给予本品剂量范围为0.2-10 mg/kg时，可引起雄性小鼠生育力下降，并降低小鼠和狗的生精能力。不同种属动物显示毒性反应的最低剂量下的AUC范围为推荐人静脉剂量下AUC的0.03-0.1倍。
更昔洛韦静脉给药，对家兔和小鼠均显示有胚胎毒性，并对家兔有致畸作用。在给药剂量分别60 mg/kg/日和108 mg/kg/日(相当于人的2倍AUC)下，至少85%的家兔和小鼠出现胚胎重吸收。在家兔观察到的作用包括胚胎生长迟缓，胚胎死亡，致畸和/或母体毒性。致畸作用包括：上颚裂，无眼畸形/小眼畸形，器官发育不全(肾和胰腺)。脑积水和短颌。在小鼠，可观察到母体/胚胎毒性和胚胎死亡。
雌性小鼠在交配前、孕期和授乳期，每日静脉给予90 mg/kg，可引起达1月龄的雄性动物后代睾丸和精囊发育不全，以及胃的非腺体区病理改变。以AUC计算，小鼠的暴露剂量约相当干人AUC的1.7倍。
致癌作用小鼠经口给予更昔洛韦剂量为20和1000 mg/kg/日时，有致癌作用(以AUC计算，分别相当干人静脉给予推荐剂量5 mg/kg/日的0.1和1.4倍)。当剂量为1000 mg/kg/日时，显著增加雄性小鼠包皮腺、雄性和雌性小鼠前胃(非腺性粘膜)、雌性小鼠生殖组织(卵巢，子宫，乳腺，阴蒂腺和阴道)及肝脏的肿瘤发生率。当剂量为20 mg/kg/日时，轻度增加雄性小鼠包皮腺和副泪腺、雄性和雌性小鼠的前胃和雌性小鼠肝脏的肿瘤发生率。当小鼠服用更昔洛韦剂量为1 mg/kg/日(以AUC计算，相当于人用剂量的0.01倍)时，未观察到致癌作用。除了肝脏的组织细胞肉瘤，更昔洛韦引起的肿瘤一般为上皮或血管源性。虽然小鼠的包皮腺、阴蒂腺、前胃和副泪腺在人类没有相应的组织部位，但应考虑更昔洛韦对人体潜在的致癌作用。
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