Acumularea unui xenobiotic este acumularea în organism a unor substanțe nocive și periculoase care provoacă diverse intoxicații , mutații , boli și chiar moarte. Acumularea poate avea ca rezultat, de exemplu: limita maximă de concentrație pentru xenobiotice, multiplicarea microorganismelor, inhalarea de fum toxici, expunerea la radiații , contact direct cu pielea . Când se acumulează un xenobiotic, este necesar să se elimine substanțele periculoase din organism. Uneori, în anumite circumstanțe, este imposibil să eliminați un xenobiotic, deoarece este deja fixat în organism.
Un exemplu de acțiune și acumulare a unui xenobiotic poate fi dezastrul de la Cernobîl din 1986. Mii de oameni au primit niveluri ridicate de radiații, adică acumularea de xenobiotice, care mai târziu a dus la boală de radiații , cancer și deces.