小剂量氟的生理作用和过量氟的毒性作用是氟的生物学作用的两个不同方面。全自动微量元素检测仪分析氟的毒理作用是个复杂问题，很多尚无定论，主要有以下一些观点：
(1)破坏钙磷的正常代谢：氟和钙磷有特殊的亲和力，过量氟化物进入机体后在血中与钙结合形成难溶的氟化钙，其中大部分沉积在骨组织中，小部分沉积在骨周及软组织中。大量血钙与氟结合后，使体内钙的正常代谢受到破坏。钙代谢紊乱又可引起磷代谢紊乱，妨碍正常的骨质代谢。血钙降低又可刺激甲状旁腺分泌增多，破骨细胞增多，促进溶骨，加速骨的吸收。
(2)对硬组织的作用：研究报道，氟能影响硬组织的正常矿化过程，破坏正常骨质的晶体结构，使骨盐的羟基磷灰石结晶变为氟磷灰石，促进骨细胞和破骨细胞的活动，从而促进骨膜及骨内膜的增生。氟能破坏硬组织各种细胞的生理功能，引起骨细胞的代谢障碍，导致它们变性或坏死。
(3)抑制某些酶的活性：氟抑制糖的无氧酵解或有氧氧化过程中的某些酶，如烯醇化酶、乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶等，干扰糖酵解或三羧酸循环。氟能抑制骨磷酸化酶，影响骨中钙盐的吸收、蓄积和钙盐的形成。氟也能破坏胆碱酯酶，使胆碱积聚，导致肌肉紧张、僵直。
(4)氟的其他毒性：氟极易通过各种组织的细胞壁与原生质结合，破坏原生质的结构和功能，使蛋白质合成受阻，进而妨碍DNA的合成，使许多组织器官出现病理改变。神经细胞对氟比较敏感，可引起细胞变性、坏死或功能异常。氟可引起脂质过氧化作用增强，但短期摄入较低剂量氟可增强抗氧化作用。
