โทบรามัยซินมีอาการไม่พึงประสงค์ที่คล้ายคลึงกับยาอื่นในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ ได้แก่ การเกิดพิษต่อหู ซึ่งจะทำให้เกิดพยาธิสภาพในส่วนคอเคลีย และนำไปสู่การสูญเสียการได้ยินได้ในที่สุด หรือในบางรายอาจเกิดการสูญเสียการทำงานของระบบเวสติบูล จนทำให้สูญเสียสมดุลการทรงตัว อย่างไรก็ตาม อาการไม่พึงประสงค์ดังข้างต้นอาจเกิดทั้งสองอย่างร่วมกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความไวต่อยาของแต่ละบุคคล อย่างไรก็ตาม การเกิดพิษต่อหูจากกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์นั้นนสามารถกลับเป็นปกติได้หลังจากการหยุดใช้ยา[4]

นอกจากนี้แล้ว โทบรามัยซินยังก่อให้เกิดพิษต่อไตได้เช่นเดียวกันกับยาอื่นในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ โดยยาจะทำให้เกิดความเสียหายแก่เนื้อเยื่อชั่นนอกของไต โดยอาการจะรุนแรงมากขึ้นเมื่อมีการใช้ยาในขนาดสูงหรือต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานเกินกว่าที่แนะนำไว้ในแนวทางการรักษา หรือการที่มีความเข้มข้นของปัสสาวะสูงในขณะหลับ การได้รับสารน้ำอย่างเพียงพอระหว่างการรักษาด้วยโทบรามัยซินจะช่วยลดความเสี่ยงและความรุนแรงของอาการไม่พึงประสงค์ที่เกิดต่อไตได้ นอกจากนี้ เนื่องจากโทบรามัยซินเป็นาที่มีช่วงการรักษาแคบ (therapeutic index) การคำนวณขนาดยาที่เหมาะสมในผู้ป่วยแต่ละรายและการเฝ้าติดตามระดับความเข้มข้นของยาในกระแสเลือดอย่างใกล้ชิดจะช่วยลดความเสี่ยงที่จะเกิดพิษหรือความรุนแรงของการเกิดพิษจากยานี้ได้[4]