É difícil definir o perfil dos efeitos colaterais causados pela mesna, uma vez que os pacientes recebem ao mesmo tempo terapia com potentes agentes citotóxicos. No entanto, em estudos clínicos com voluntários sadios foram observados os seguintes efeitos colaterais com uma única administração de 60 a 70 mg/kg por dia: náuseas, vômitos, cólica, diarreia, cefaleia, fadiga, dor nos membros e articulações, depressão, irritabilidade, adinamia, rash, hipotensão e taquicardia.
Em raros casos, foram relatadas reações pseudo-alérgicas (rash, prurido, formação de bolhas na pele e membranas mucosas, edema urticariforme, hipotensão súbita, taquicardia e uma elevação transitória das transaminases hepáticas). Estas reações pseudo-alérgicas parecem ser mais comuns em pacientes com distúrbios autoimunes.
O tratamento com MITEXAN (mesna) pode causar reações falso-positivas em testes de tira reativa para corpos cetônicos e reações falso-positivas ou falso-negativas nos testes de tira reativa para eritrócitos na urina. A reação colorida para cetonas é roxo-avermelhada em vez de roxa, é menos estável, e descolora imediatamente após adição de ácido acético glacial. Para determinar com exatidão a presença de eritrócitos na urina, recomenda-se a realização de microscopia urinária.