Нормой для измерения токсичности вещества является индекс ЛД50, то есть средняя летальная доза, от которой погибает 50% испытуемых животных. Как для ЛСД, так и в целом, он широко варьируется в зависимости от вида животного. ЛД50 для мышей составляет 50-60 мг/кг в/в (то есть, от 50 до 60 тысячных грамма ЛСД на килограмм веса животного при внутривенной инъекции раствора ЛСД). Для крыс ЛД50 снижается до 16.5 мг/кг, для кроликов до 0.3 мг/кг. Один слон, которому ввели 0.297 грамма ЛСД, умер через несколько минут. Вес этого животного определили как 5000 кг, что соответствует летальной дозе 0.06 мг/кг (0.06 тысячных грамма на килограмм веса тела). Поскольку это единичный случай, это значение не следует обобщать, но мы можем заключить, что самое большое земное животное показывает пропорциональную чувствительность к ЛСД, так как летальная доза для слона должна быть приблизительно в 1000 раз меньше, чем для мыши. Большинство животных погибает от летальной дозы ЛСД из-за остановки дыхания.

Малые дозы, вызывающие смерть у подопытных животных, могут создать впечатление, что ЛСД очень токсичное вещество. Однако, если сравнить летальную дозу для животных с эффективной дозой для человека, которая составляет 0.0003-0.001 мг/кг (от 0.0003 до 0.001 тысячной грамма на килограмм веса тела), выясняется необычайно низкая токсичность ЛСД. Только 300-600-кратная передозировка ЛСД, если сравнивать с летальной дозой кроликов, или даже 50000-100000-кратная передозировка, в сравнении с токсичностью у мышей, могла бы вызвать смертельный исход у человека. Эти сравнения относительной токсичности, конечно же, понимаются только как приблизительные оценки порядков величин, так как определение терапевтического индекса (то есть отношение между эффективной и летальной дозой) имеет смысл только для данных видов животных. В случае человека подобная процедура невозможна, потому что летальная доза для человека не установлена. Насколько мне известно, до сих пор не зафиксировано ни одной смерти, которая была бы прямым последствием отравления ЛСД.