El 3-nitrotolueno se metaboliza en los mamíferos al intermedio alcohol 3-nitrobencílico (2) que se conjuga con el ácido glucurónico (3) (2%) o se oxida a ácido 3-nitrobenzoico (5) (21%). Al contrario que su isómero el ácido 2-nitrobenzoico, el ácido 3-nitrobenzoico (5) se conjuga con glicina para dar ácido 3-nitrohipúrico (7). También la flora intestinal puede reducir el grupo nitro del alcohol 3-nitrobencílico (2) a alcohol 3-aminobencílico (4) o reducir el ácido 3-nitrobenzoico (5) a ácido 3-aminobenzoico (6). Este metabolito puede ser N-acetilado en el hígado a (8).