有机磷农药主要用作杀虫剂或杀菌剂，也有些用作杀鼠剂、除草剂、脱叶剂或植物生长调节剂等。有机磷杀虫剂多具有毒力大、杀虫谱广的特点，但用药量小，易于分解，残留期较短。其杀虫方式有触杀、胃毒、熏杀及内吸等。
有机磷农药大多数品种为有机磷酸酯类化合物，其化学结构通式为：
式中R1、R2为烷氧基、羟胺基或其他基团;X为烷氧基、芳氧基、卤基或其他取代基;Y一般是氧或硫。此外，一些膦酸酯、焦磷酸酯也有同样的毒性和杀虫作用。纯品多数为油状，少数为结晶固体。工业品呈淡黄至棕色。大多数品种带有大蒜样特殊臭气，难溶于水而溶于多种有机溶剂。在碱性条件下易分解失效。常用的剂型有乳剂、油剂、粉剂、颗粒剂等。
在农药生产及使用中，药液可污染皮肤，或以蒸气、雾、粉尘形态经呼吸道吸入。喷药后未洗手即取食或误食喷药不久的粮食、蔬菜和拌过药的种粮，以及使用装药容器盛放食物等，均可经消化道进入而引起中毒。
国内生产的有机磷农药，根据大鼠急性经口LD50可划分为下列几类：
剧毒类：LD50在50mg/kg以下者，如甲拌磷、内吸磷、对硫磷、苏化203、磷胺、三硫磷、甲胺磷、氧乐果。
高毒类：LD50在50～100mg/kg者，如敌敌畏、甲基内吸磷等。
中等毒类：LD50在100～500mg/kg者，如敌百虫、乐果、杀螟松、乙酰甲胺磷、稻瘟净等。
低毒类：LD50在500mg/kg以上者，如马拉硫磷、辛硫磷、双硫磷等。
实验动物间的种属差异一般不大，但人较为敏感。如成人的致死量对硫磷为15～30mg，内吸磷为10～20mg，敌敌畏为1～2g，都比实验动物中测得的剂量为小。一般年幼动物较敏感，如成年大鼠经口急性LD50为断乳鼠的2～3倍。在性别差异方面，一般雌性较敏感，但也有个别例外(见表)。有机磷农药易从无损皮肤吸收，故对哺乳动物的经皮毒性都较大，因而一般都要作经皮毒性测试。并用经皮LD50与经口LD50的比值，以比较其安全性，比值大者，经皮中毒的危险性小。
大鼠经口急性毒性LD50(mg/kg)
品种
雄
雌
甲拌磷内吸磷对硫磷甲基对硫磷三硫磷敌敌畏马拉硫磷
2.36.213.01430801，375
1.12.53.62410561，000
几种有机磷农药经皮LD50/经口LD50比值
大鼠经口LD50mg/kg
大鼠经皮LD50mg/kg
经皮LD50/经口LD50比值
敌敌畏对硫磷内吸磷敌百虫马拉硫磷
563.62.55601，000
756.88.2>2，000>4，444
1.341.893.28>3.57>4.44
目前已普遍将有机磷农药混配和混用，多数情况下毒性相加。但是苯硫磷(EPN)能干扰许多有机磷农药的降解而使之毒性增强，马拉硫磷能抑制肝脏的酯酶，也使少数有机磷农药增毒，但幅度较小。有机氯杀虫剂能诱导肝微粒体酶系。预先以DDT给大鼠，然后再给对硫磷，能使后者代谢加速，LD50数值提高6～7倍。
除有效成分外，有机磷农药的工业品中常有一些副反应产物或杂质，有时会改变其毒性。如异马拉硫磷和马拉氧磷可使马拉硫磷的毒性加大;乐果中的“中性油”能使中枢神经系统表现异常兴奋。加工剂型所用的溶剂、乳化剂等也会影响制剂的毒性。
有机磷酸酯类农药能经呼吸道、胃肠道和皮肤、粘膜吸收。一般有机磷农药对皮肤无刺激性，局部吸收不易察觉。三硫磷和乐果经皮肤吸收缓慢，所以这两种农药对施用者的实际危害较小。
有机磷农药吸收后很快随血循环分布全身。在体内的生物转化主要有氧化、水解、脱胺、脱烷基、还原及侧链变化等。氧化的结果一般使毒性增强，如对硫磷氧化为对氧磷、内吸磷氧化成砜或亚砜衍化物。还原作用则使侧链中的硝基酚成为氨基酚而降低毒性。敌百虫的侧链脱去氯化氢转成敌敌畏，也使毒性增加。其他反应如水解、脱胺、脱烷基等的结果一般都为降解。例如对硫磷及对氧磷能被磷酸酯酶水解为二乙氧基磷酸酯或硫代磷酸酯和对硝基酚;乐果被酰胺酯酶降解脱去一甲胺而成为乐果酸。各种有机磷酸酯的烷氧基都可脱烷基而成为羟基，在哺乳动物体内，甲基比乙基易于脱去，故其毒性较低。分解产物可与葡糖醛酸等结合，主要由尿排泄，通常在几天内大部排尽。在体内没有明显蓄积。
有机磷酸酯的毒作用很广泛，能抑制多种酶，但其临床表现主要由于胆碱酯酶的抑制。有机磷酸酯能使胆碱酯酶磷酰化，有的磷酰化酶较易水解复活，如磷胺抑制的酶;有的复活较慢，如敌百虫和敌敌畏抑制的酶;有的则不能复活，很易“老化”，如乐果抑制的酶，使用复能剂也无效。
体内的胆碱酯酶可分为乙酰胆碱酯酶和非特异性胆碱酯酶。前者主要存在于中枢神经系统灰质、红细胞表面、交感神经节和运动终板中，其作用为水解乙酰胆碱;后者存在于中枢神经白质及血清、肝、肠粘膜下层和一些腺体中，除水解乙酰胆碱外，生理作用不详，肝功能严重衰竭时活力下降。非特异性胆碱酯酶对有机磷酸酯敏感，抑制后恢复较快。神经末梢中的乙酰胆碱酯酶恢复也较快。部分抑制时，第二天基本上即可恢复;抑制严重时，则逐日恢复。人红细胞表面的乙酰胆碱酯酶被抑制后，一般不能自行复活，只能等待红细胞再生;严重抑制后，要经数月才能复原。
胆碱酯酶抑制后，胆碱能神经的突触间隙中乙酰胆碱不能被水解而积聚，致使后续神经元或效应器官持续兴奋。乙酰胆碱过量本身也能抑制胆碱酯酶，更使病情加剧。最后效应器官由过度兴奋而转入抑制。
急性中毒时对凝血也有干扰，表现为先加速、后抑制，可能是Ⅴ、Ⅶ因子受影响。有时还有一时性糖尿，机理未详。
某些有机磷农药急性中毒后可发生迟发性神经毒作用，仅见于少数人，多发生于大剂量或反复接触之后。在少量有机磷酸酯长期影响下，同样干扰体内胆碱酯酶的活力。由于神经系统、血液、组织中这类酶的抑制、恢复和再生的速度不同，临床表现也不一样。如血液胆碱酯酶活力水平与症状、体征轻重之间无一致性。少量接触时酶活力代偿性增加，神经细胞及效应器官对乙酰胆碱的耐受性也增加，造成一定限度的适应性;若随后有一次较大剂量的接触，则机体不能代偿而发生急性中毒。耐受和敏感取决于剂量及进入机体的速度，机体本身变异的幅度都不很大。耐受并不能起明显的保护作用。
预防有机磷农药中毒，最重要的是采用高效低毒品种代替高毒类农药，做好安全评价，制订和贯彻执行预防措施。
使用时应建立严格安全操作规程和管理制度。工业生产时应防止经呼吸道吸入及皮肤污染。
急救必须及时。对生产性急性中毒患者应立即使患者离开现场，脱去污染的衣服，并用清水或肥皂水清洗体表污染区。如眼睛受污染，应用2%碳酸氢钠溶液或大量清水冲洗。如经消化道中毒应尽快进行催吐或洗胃。当出现中毒症状时，应立即给予抗乙酰胆碱剂——阿托品，对解除毒蕈碱样症状和呼吸中枢抑制有明显疗效，但不能解除烟碱样症状。胆碱酯酶复能剂主要为肟类化合物，如氯磷定、解磷定、双复磷等。在急性中毒早期(24小时内)有恢复胆碱酯酶活性的作用，能解除烟碱样作用，使中毒病人苏醒。
内吸磷[1059，(C2H5O)2P(S)OCH2CH2SC2H5]有硫离和硫联两种异构体，两者纯品都是无色粘稠状液体。比重分别为1.119及1.132(20℃)。沸点前者94℃，后者110℃(0.4mmHg)。难溶于水，溶于有机溶剂。在碱性中易分解失效。工业品为黄色液体，一般含硫离型60～70%，硫联型30～40%。
属剧毒类。硫联异构体毒性大于硫离异构体，大鼠经口LD50分别为2.5mg/kg及7.5mg/kg。
本品残效期长，在蔬菜和瓜果上禁止使用。谷物和果树收获前禁用期，高粱涂茎为40天，果树喷雾为30天。
对硫磷[1605，(C2H5O)2P(S)OC6H4NO2]纯品为无色无臭的液体或白色针状结晶，工业品为黄褐色液体，有大蒜样臭气。熔点6℃。沸点157℃(0.6mmHg)。几乎不溶于水，易溶于除石油之外的有机溶剂。在130～150℃时分解。在碱性条件下不稳定，迅速分解失效。
大鼠一次吸入4小时，LC50为31.5mg/m3。在体内氧化成对氧磷，后者有强烈抑制胆碱酯酶的作用。严重中毒者除一般有机磷中毒症状外，还可出现白细胞增多、蛋白尿、糖尿和丙酮尿等变化。对动物可有胚胎毒作用，但无致畸胎作用。在体内分解产生对硝基酚，随尿排出。
食用作物在收割前1个月停止喷药。蔬菜上不能使用本品。
甲拌磷[3911，(C2H5O)2P(S)SCH2SC2H5]纯品为带轻微臭气的油状液体。工业品为黄褐色油状液体，有强烈恶臭气。沸点114℃(1mmHg)。几乎不溶于水，易溶于有机溶剂。在碱性中分解失效。
经口LD50大鼠为3.7mg/kg，小鼠为2～3mg/kg。由于有恶臭，易引起警惕，但如用于喷洒极易中毒，故只准用于拌种。配制毒土和撒土时应防止呼吸道吸入。
敌敌畏[DDVP，(CH3O)2P(O)OCHCCl2]纯品为无色带芳香味油状液体。工业品为黄色油状液体。沸点7.4℃(1mmHg)。微溶于水，易溶于有机溶剂。一般用于仓库和防治卫生害虫，残留毒性小。能经皮吸收。直接抑制胆碱酯酶。毒作用发生较快，在体内分解也较快。
大鼠经口LD50为56～80mg/kg。动物染毒后3～5分钟内即出现症状。
甲基对硫磷[甲基1605，(CH3O)2P(S)OC6H4NO2]纯品为白色结晶。工业品为棕色油状液体。熔点36～36.5℃。沸点158℃(2mmHg)。不溶于水，易溶于芳香烃，微溶于脂肪烃，遇碱分解。对人畜的经口毒性约为对硫磷的1/3，经皮毒性约为1/5。固体易爆，要注意安全。
大鼠经口LD50为14～24mg/kg，经皮为67mg/kg。农作物上使用时的安全间隔期为14天。
敌百虫[(CH3O)2P(O)C(OH)HCCl3]纯品为白色结晶。熔点79～80℃。沸点100℃(0.1mmHg)。溶于水和有机溶剂。在弱酸中比较稳定。
大鼠经口LD50为450～500mg/kg，经皮LD50为3600mg/kg。敌百虫本身不能直接抑制胆碱酯酶，在中性或弱硷性环境中，转化为敌敌畏而发挥其毒作用。
乐果[(CH3O)2P(S)SCH2C(O)NHCH3]纯品为白色有光泽的针状结晶。工业品为棕黄色油状液体，有硫醇样难闻的臭气。熔点51～52℃。易溶于乙醇、丙酮、氯化烃，难溶于脂肪族烃。在碱性中能迅速分解失效。本品是一种常用的高效、中等毒性的农药。大鼠经口LD50雄性为180～325mg/kg，雌性为240～336mg/kg(工业品)。大鼠经皮LD50为700～1，150mg/kg。不易经皮吸收，但溶于苯时经皮吸收相当迅速。有人根据肝内酰胺酶活力估计人经口致死剂量为30mg/kg。
在食用作物采摘前禁用期为7天。
杀螟松[(CH3O)2P(S)OC6H3(CH3)(NO2)]又名速灭虫、杀螟硫磷、杀螟磷。黄色油状液体，有轻度蒜臭气。熔点0.3℃。沸点140～150℃(0.1mmHg)。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯，微溶于石油醚、煤油。在高温下不稳定，遇碱易分解。大鼠经口LD50为250mg/kg，经皮LD50为700mg/kg。农作物收获前禁用期为10天。
稻瘟净[(C2H5O)2P(O)SCH2C6H5]精制品为无色透明液体。工业品为淡黄色液体，稍带特殊臭气。沸点120～130℃(0.1～0.15mmHg)。难溶于水，易溶于有机溶剂。在高温中分解，遇碱易破坏。大鼠经口LD50雄性为366mg/kg，雌性为288mg/kg。未见有职业中毒报道。
马拉硫磷[4049，(CH3O)2P(S)SCH(CH2COOC2H5)-COOC2H5]又名马拉松。黄色油状液体。工业品为深褐色液体。有强烈大蒜样臭气。沸点156～195℃(0.7mmHg)。微溶于水。在pH<5.0或>7.0时都易水解失效。在pH>12时则迅速分解。大鼠经口LD50为1，000～1，375mg/kg，经皮为4，444mg/kg。可经各种途径吸收。有较强的皮肤致敏作用。工业品中可能混有异马拉硫磷及马拉氧磷，使毒性增加。