L'organismo umano segue ritmi circadiani, cioè cicli di circa ventiquattro ore regolati da un orologio biologico interno sincronizzato soprattutto dalla luce. Temperatura corporea, secrezione di melatonina e cortisolo, vigilanza e capacità di prestazione variano nel corso della giornata, con un minimo di efficienza tipicamente nelle prime ore del mattino, tra le due e le sei. Il lavoro notturno costringe a essere attivi quando l'organismo è predisposto al riposo e a dormire di giorno, quando luce e rumori disturbano il sonno.
Le conseguenze a breve termine sono la riduzione della durata e della qualità del sonno, la sonnolenza durante il turno, l'affaticamento, i disturbi digestivi legati ai pasti in orari irregolari. A lungo termine il lavoro a turni con notti è associato a disturbi gastrointestinali, aumento del rischio cardiovascolare e metabolico, alterazioni del peso, disturbi dell'umore. Le difficoltà nella vita familiare e sociale, con orari sfasati rispetto a quelli del resto della famiglia, aggiungono un carico ulteriore.
L'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro ha classificato il lavoro notturno nel gruppo 2A, probabilmente cancerogeno per l'uomo, sulla base di evidenze limitate nell'uomo e sufficienti negli animali. La tolleranza al lavoro notturno è molto variabile tra le persone e tende a ridursi con l'età: dopo i cinquant'anni molti operatori riferiscono un recupero più lento dopo le notti. È un aspetto rilevante in un settore dove l'età media del personale è in crescita.