Механизмы токсического действия избытка алюминия включают в себя интерференцию с метаболизмом кальция, фосфора, железа и других биологически активных элементов, изменение активности ферментных систем. Важными органами-мишенями патологического действия алюминия являются кости (алюминий замещает кальций на фронте минерализации, нарушает нормальное образование остеоида, делает кальций костей менее доступным для мобилизации) и мозг (алюминиевая энцефалопатия при тяжелой интоксикации). Алюминий способен занимать кальций-связывающие участки в паращитовидных железах, регулирующих фосфорно-кальциевый метаболизм, обуславливая изменение их физиологического ответа. Показано, что повышение концентрации алюминия может снижать всасывание многих элементов и витаминов. Алюминий, поступающий в избыточных количествах с производственной пылью при дыхании, накапливается в легких, вызывая при длительном воздействии фиброзирование легочной ткани. Большой интерес к обмену алюминия вызвало обнаружение его аккумуляции в определенных участках мозга при болезни Альцгеймера. Хотя причинно-следственные отношения между накоплением алюминия в мозге и нейрофибриллярной дегенерацией при болезни Альцгеймера неясны, и, возможно такое накопление по характеру вторично, роль алюминия как фактора риска в развитии болезни Альцгеймера продолжает обсуждаться.