Veľmi závažným momentom z hľadiska zdravého organizmu je aj nadbytok fluóru v organizme. Koncentrácia fluóru v životnom prostredí stúpa. Nadmerný príjem fluóru spôsobuje patologické zmeny kostí, vzniká nadmerné zvápenatenie kostí (zvyšuje sa krehkosť kostí) a nepohyblivosť kĺbov, ako i zmeny rastu a kvality zubov. Dlhodobý nadbytok fluóru v pitnej vode (10 – 15 rokov) s koncentráciou 4,5 – 15 mg⋅dm⁻³, vyvoláva u starších ľudí osteosklerózu. U mladých ľudí dlhodobý príjem pitnej vody s koncentráciou fluóru nad 15 mg⋅dm⁻³ spôsobuje osteoporózu. Vyššia koncentrácia fluóru spomaľuje rast detí, najmä v pubertálnom období a tento účinok sa prejavuje výraznejšie u chlapcov ako u dievčat. Negatívny účinok fluóru na rast a vývin detí (pohlavný vývoj) sa objavuje pri koncentráciách nad 0,5 mg na deň.

Nadbytok fluóru v organizme spôsobuje zvýšenú chorobnosť, alergie a úmrtnosť tým, že inhibuje dôležité enzýmové systémy. Tlmí činnosť enzýmov najmä s obsahom Ca²⁺, Mg²⁺ a Fe²⁺ iónov, lebo s nimi tvorí nerozpustné zlúčeniny, čo spôsobuje zmeny metabolizmu v bunkách a tkanivách.

Profesionálne chronická otrava, tzv. fluoróza, vzniká inhalovaním prachu obsahujúceho fluór. Je to ochorenie kostí (chrbtice, rebier, panvových kostí), ktoré strácajú svoju štruktúru, zužujú sa dreňové dutiny. Prejavuje sa bolesťami, pocitom stuhnutosti chrbtice, malou pohyblivosťou chrbtice a kĺbov. Fluoróza môže mať aj neprofesionálny charakter, napr. zvýšenou koncentráciou fluoridov v pitnej vode. Pri dentálnej toxicite sa na zubnej sklovine objavujú biele, potom šedé, neskôr hnedé až čierne škvrny a zvyšuje sa kazivosť zubov.

Akútna otrava fluórom je pomerne vzácna. Objavuje sa pri koncentráciách vyšších ako 2,5 g. Akútna otrava fluórom má negatívny účinok na centrálnu nervovú sústavu. Pre dospelého človeka s hmotnosťou 70 kg pri akútnej otrave je smrtiaca dávka 2,0 g NaF (t. j. 30 mg⋅kg⁻¹). Boli opísané smrteľné prípady akútnych otráv aj po požití väčšieho množstva tabliet obsahujúceho NaF. Nejde o tablety na prevenciu zubného kazu (0,55 mg NaF), ale tablety s vyšším obsahom fluoridov, napr. tablety na liečenie osteoporózy (20 – 40 mg NaF). Pretože dieťa s hmotnosťou 10 kg by muselo zhltnúť takmer 300 tabliet na prevenciu zubného kazu, aby zjedlo smrtiacu dávku (160 mg NaF). Otrava sa prejaví bolesťami brucha, nevoľnosťou, zvracaním, nadmerným slinením, potením a bolestivými kŕčmi končatín. Pretože fluór ovplyvňuje enzýmy pri bunkovom dýchaní, smrť pri otrave nastáva zvyčajne zástavou dýchania a zlyhaním činnosti srdca.

Zaťažovanie biosféry fluoridovými iónmi prostredníctvom priemyselných imisií viedlo k preskúmaniu ich účinku na hmyz. Jednotlivé druhy hmyzu nereagujú rovnako na účinok fluoridu sodného, resp. fluoridového iónu. Larvy chrobákov sú voči toxickému pôsobeniu NaF odolnejšie ako larvy (húsenice) motýľov. Vyššie živočíchy sú na toxické pôsobenie NaF citlivejšie o 8 – 44 % v porovnaní s hmyzom. Fluoridy, ktoré sa do tela húsenice dostanú potravou, spôsobujú zníženie pohyblivosti až odumretie. Napríklad pre húsenicu siatice ozimovej je kritické množstvo 90 – 100 μg NaF. Nižšie množstvá (napr. 22 μg F⁻) nespôsobia mortalitu hmyzu, ale zasahujú do reprodukčného procesu. Na základe uvedených sledovaní sa ako insekticíd používa kyselina monofluóroctová CH₂FCOOH.