Los signos y síntomas de cinchonismo leve (que puede producirse con dosis terapéuticas estándar de quinina) incluyen piel enrojecida y sudorosa, zumbido de oídos (tinnitus), visión borrosa alteración de la audición, confusión, pérdida reversible de la audición de alta frecuencia, dolor de cabeza, dolor abdominal, erupciones cutáneas, reacción liquenoide inducida por el medicamento (fotosensibilidad liquenoide), vértigo, mareos, náuseas, vómitos y diarrea.
Grandes dosis de quinina pueden provocar síntomas graves (pero reversibles) de cinconismo: erupciones cutáneas, sordera, somnolencia, disminución de la agudeza visual o ceguera, shock anafiláctico y alteraciones del ritmo o de la conducción cardíaca, y muerte por cardiotoxicidad (daños en el corazón). La quinina también puede desencadenar una forma rara de reacción de hipersensibilidad en los pacientes con paludismo, denominada fiebre de las aguas negras, que provoca hemólisis masiva, hemoglobinemia, hemoglobinuria e insuficiencia renal. La mayoría de los síntomas del cinchonismo (excepto en los casos graves) son reversibles y desaparecen una vez que se retira la quinina. Los intentos de suicidio mediante la ingesta de una gran dosis de quinina han provocado una visión de túnel irreversible y un deterioro visual muy grave.
Los pacientes tratados con quinina también pueden sufrir una bajada de azúcar, especialmente si se administra por vía intravenosa, e hipotensión (presión arterial baja).
La quinina, al igual que la cloroquina, inactiva las enzimas de los lisosomas de las células y tiene un efecto antiinflamatorio, de ahí su uso en el tratamiento de la artritis reumatoide. Sin embargo, la inactivación de estas enzimas también puede provocar una acumulación anormal de glucógeno y fosfolípidos en los lisosomas, causando una miopatía tóxica. Es posible que esta acción sea la causa principal del cinchonismo.