慢性毒作用的特点是暴露剂量低、时间长，且引起的毒效应出现缓慢、细微、易呈现耐受性，并有通过遗传过程贻害后代的可能。

由甲基汞慢性暴露引起的水俣病和镉长期暴露引起的痛痛病是环境污染物慢性毒作用的典型例子。慢性毒作用一般是用基于急性或亚急性毒性试验获得的中毒阈剂量的更低剂量长期反复作用于机体，使其吸收速度超过机体消除速度，并逐渐蓄积至中毒阈剂量产生毒效应。

观察环境化学物慢性毒作用的主要方法是慢性毒性试验，其目的是确定在实验动物的大部分生命期间重复给予受试物而引起的慢性毒性效应，阐明受试物慢性毒性的剂量-反应关系和靶器官，并确定慢性毒性的最高水平NOAEL和（或）最低水平LOAEL，为预测人群接触该受试物后可能发生慢性毒性的危险性，并为制定人群的接触限值提供依据。

慢性毒性试验实验动物和染毒途径的选择和亚急性毒性试验相同，染毒途径也应与同一受试物在相同物种的亚急性毒性试验一致。试验应至少设3个剂量组和1个阴性对照组，高剂量的选择应参考亚急性毒性试验结果，原则上应使动物出现较明显的毒性反应，但不致引起过高的死亡率；低剂量不引起任何毒性效应；中剂量应介于两者之间，可引起轻度的毒性效应。剂量组间距一般以2～4倍为宜，不应超过10倍。慢性毒性试验的期限一般至少为12月，若检测受试物所致毒效应的可逆性、持续性或延迟性作用，可加设卫星组，一般在停止给予受试物后至少观察28天，但不宜长于主体试验期限的1/3。在试验期间，如最低剂量组或对照组存活的动物数仅为开始时的25%时（雌、雄性动物分别计算），应及时终止试验。若仅高剂量组动物因明显的受试物毒性作用而出现较多的死亡，则不应终止试验。观察指标的选择亦与亚急性毒性试验相同，但应依据亚急性毒性试验的结果进一步确定重点观察指标，或增加能反映受试物特异性毒作用的其他指标。

由于慢性试验耗费大量的实验动物和人力物力，一般在必要时才进行，且应严格遵循良好实验室规范（GLP）进行管理。有时基于“3R”原则（减量化、再利用、资源化），并为节约人力物力等，大鼠慢性毒性试验常与致癌试验合并进行。

慢性毒性试验的主要目的都是为了确认剂量-反应关系和毒作用的靶器官，并求得相应的慢性NOAEL和（或）LOAEL。因此对其结果评价，需要全面分析和研究实验所得的数据资料，借助统计学方法，并结合毒理学和相关学科的理论知识，才能得到较为可靠和科学的结论。