Podem ocorrer reações alérgicas locais, em aproximadamente 1,5 % dos pacientes.
Como a dose recomendada é baixa, geralmente não se espera nenhum efeito tóxico. No caso de superdose, podem ocorrer graves efeitos tóxicos que podem resultar na perda completa da audição. Quando o produto é absorvido sistemicamente, a neomicina pode causar insuficiência renal, danos no aparelho auditivo e no sistema labiríntico. Embora o dano renal (albuminúria, aumento do nitrogênio não proteico e cilindrúria) seja reversível, os danos no aparelho auditivo não o são. Deve-se ter em mente que os danos preexistentes no parênquima renal com consequente redução da filtração glomerular, podem levar ao acúmulo de antibióticos no sangue e, por conseguinte, aos efeitos lesivos no aparelho auditivo. Raramente ocorrem bloqueio neuromuscular, parestesia (sensação de formigamento) e dores musculares.