La intoxicación por talio o taliotoxicosis es altamente peligrosa. El talio (Tl) es incoloro, inodoro e insípido, se absorbe rápidamente en el tubo digestivo y se distribuye pasando por la circulación entero-hepática.[1]​El contacto con piel es tóxico, es necesario ventilar los lugares en donde se funde este metal.[2]​Muchos componentes del talio son altamente solubles en agua, por lo que son fácilmente absorbidos por la piel. La exposición al talio y sus componentes no deben superar 0,1 mg por m² de piel en un tiempo de 8 horas (trabajo de 40 horas a la semana). Se sospecha que el talio puede ser carcinogénico.
Parte de la razón de la alta toxicidad del talio es que, cuándo está presente en una solución acuosa como el talio univalente(I) ion (Tl+), muestra algunas semejanzas con las cationes esenciales de los metales alcalinos, particularmente potasio (debido a radios iónicos similares) por lo que puede entrar al cuerpo absorbido como el potasio.[3]​ Otros aspectos de la química del talio que difiere fuertemente de otros metales alcalinos es su afinidad química con el azufre. De esta manera, esta sustitución rompe muchos procesos celulares al interferir con la función de las proteínas que incorporan la cisteína, un aminoácido que contiene azufre.[4]​ La toxicidad del talio ha llevado a su uso como veneno de ratas y hormigas (aunque ha sido descontinuado en muchos países).
Entre los efectos distintivos de la intoxicación por talio está la pérdida de cabello (anteriormente se utilizaba como producto depilatorio, antes de saber sobre su toxicidad) y la neuropatía periférica (las víctimas pueden experimentar la sensación de caminar sobre carbón caliente), aunque la pérdida del cabello ocurre con dosis pequeñas; en dosis altas, el talio mata antes de ver este efecto.[5]​ En el pasado, el talio fue un elemento mortal antes de entender su toxicidad y descubrir un antídoto (azul de Prusia).[6]​ De hecho, el talio ha sido llamado "El envenenador del envenenador" ya que es incoloro, inodoro e insípido, actúa lentamente, el dolor experimentado y la variedad de síntomas pueden llevar a pensar que se trata de otra enfermedad.[7]​
Hay dos métodos principales de sacar los isótopos radiactivos y estables del talio en humanos. El primero es utilizar azul de prusia, el cual es un material de intercambio iónico, el cual absorbe el talio. Una persona puede ingerir hasta 20 g de azul de prusia al día. La hemodiálisis y la hemoperfusión son también utilizadas para remover el talio de la sangre. En la etapa más tardía del tratamiento, se utiliza potasio para sacar el talio de los tejidos.[12]​