Il monitoraggio ambientale misura l'agente nell'aria; il monitoraggio biologico misura invece l'agente o i suoi metaboliti nell'organismo del lavoratore, di solito nel sangue o nelle urine, oppure un effetto biologico precoce. Ha il vantaggio di integrare tutte le vie di assorbimento, compresa quella cutanea, e l'effetto reale dei DPI. È di competenza del medico competente, ma il RSPP deve conoscerne logica e limiti per collegarlo alla valutazione.
Il valore limite biologico, VLB, è definito dall'articolo 222 come il limite della concentrazione del relativo agente, di un suo metabolita o di un indicatore di effetto nell'appropriato mezzo biologico. L'Allegato XXXIX riporta il valore per il piombo e i suoi composti ionici, misurato come piombemia, e prevede la sorveglianza sanitaria quando l'esposizione supera determinate soglie. Il valore del piombo è stato recentemente rivisto al ribasso a livello europeo, segno che le conoscenze tossicologiche evolvono e i limiti vanno verificati nella versione vigente.
Per gli altri agenti il medico competente si riferisce spesso agli indici biologici di esposizione dell'ACGIH, per esempio l'acido metilippurico urinario per gli xileni, il 2,5-esandione per l'n-esano, l'acido trans,trans-muconico per il benzene. Il momento del prelievo è cruciale: per molti solventi va fatto a fine turno, a volte a fine settimana lavorativa. Un risultato elevato con concentrazioni in aria basse è un segnale tipico di assorbimento cutaneo o di scarsa igiene personale e orienta le misure verso guanti, procedure e servizi igienici.