河豚体内的毒素被称为 河豚毒素，其化学名称为 四氢喹唑啉型化合物，分子式为`C11H17O8N3`，是一种毒性极强的天然生物碱类非蛋白神经毒素。河豚毒素最早发现于河豚鱼体内，但一些其他海洋生物也可能含有河豚毒素，比如织纹螺、鲎、虾虎鱼、蝾螈、章鱼、海星等体内也有检出。
河豚毒素主要分布于河豚的卵巢和肝脏，其次是肾脏、血液、眼睛、鳃和皮肤；而精巢和肌肉是无毒的。如果河豚死亡时间较长，内脏毒素溶入体液中便会逐渐渗入肌肉内。
河豚毒素的毒性极强，少量就足以致命。它通过阻止神经细胞中的钠离子通道工作来发挥作用，导致神经麻痹，症状包括口舌、指尖麻木，眩晕、呕吐、腹泻等，严重的会四肢麻木、意识不清、血压下降、昏阙甚至死亡。
目前还没有发明解毒的药，古人在发现中毒后会灌粪汁催吐，而现代主要是通过洗胃将留在体内的毒素去除。
河豚毒素也有很高的医用价值，例如用作镇痛剂和麻醉剂，对于神经痛、肌肉和关节创伤产生的疼痛，对晚期癌痛有显著镇痛作用，且不成瘾。