三聚氰胺的毒性事实上是非常低的，有研究显示其急性半数致死量(LD50) > 1g/(kg体重)。利用羊，兔以及老鼠作为实验对象，没有发现其有肾脏毒性。并且，有证据显示三聚氰胺在哺乳动物体内并不能被肝脏进行生物转化代谢。

    既然三聚氰胺没有肾毒性，为什么它能够造成肾脏衰竭并最终导致儿童死亡呢？

    事实上三聚氰酸单独摄入体内并不能造成很严重的后果。但是，如果三聚氰胺与三聚氰酸同是摄入体内，就会产生很严重的后果。三聚氰酸与三聚氰胺结构比较类似，并且二者在化工生产过程中常常同时存在。因此，如果在奶粉生产过程中直接加入化工原料三聚氰胺，事实上也同时掺入了混在三聚氰胺当中的三聚氰酸。
    当三聚氰胺和三聚氰酸同时存在时，二者能够依靠分子结构上的氢氧基与氨基之间形成水合键，从而将二者连接起来。这种连接可以反复进行，最终形成一个网格结构。最为重要的是，这种结构是很难溶于水的，先请大家记住这点。
    当混在奶粉中的这种网格结构被摄入人体后，由于胃液的酸性作用，三聚氰胺和三聚氰酸相互解离，从而破坏了这种复合物，三聚氰胺和三聚氰酸于是分别被吸收入血。
    由于人体无法转化这两种物质，最终三聚氰胺和三聚氰酸被血液运送到肾脏，准备随尿液排除体外。然而，就在肾脏细胞中，两种物质又一次相遇，于是又进行了相互作用，以网格结构重新形成不溶于水的大分子复合物，并沉积下来，形成结石，结果造成肾小管的物理阻塞，导致尿液无法顺利排除，使肾脏积水，最终导致肾脏衰竭。

    目前尚不十分清楚为什么在血液中三聚氰胺和三聚氰酸无法相互结合形成复合体，可能的解释是只有在肾脏中由于浓缩作用，两种物质才能达到形成不溶于水复合物的临界浓度。还有一种解释是尿酸在复合物的形成中可能发挥了起始种子的作用，如同在雨滴形成过程中灰尘核心的作用。

假蛋白原理
    由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量指标，因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。

    蛋白质主要由氨基酸组成，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的分子式含氮量为66％左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后不易被发现。