Ako bolo uvedené, deficit železa v organizme je značne rozšírený na celom svete. Oveľa zriedkavejší je výskyt nadbytku železa v organizme. Nadbytok železa v organizme môže vzniknúť v dôsledku zvýšeného vstrebávania z čreva (hemochromatóza) alebo z nadmerných parenterálnych dávok. Časom v organizme nastane stav, keď je nedostatok bielkovín na ktoré sa železo viaže a železo sa akumuluje vo voľnej forme. Rýchlosť hromadenia železa v organizme je individuálna. Železo sa ukladá predovšetkým v tkanivách, najmä v pečeni, srdcovom svale, kĺboch a endokrinných žľazách, kde môže katalyzovať chemické reakcie smerujúce k tvorbe voľných radikálov. Účinkom voľných radikálov dochádza k poškodeniu bunkových membrán, nukleových kyselín, ovplyvneniu enzymatických reakcií, k porušeniu bunky. Ohrozená je najmä pečeň a srdce, pri ireverzibilnom poškodení dochádza k zlyhaniu ich činnosti. Pacienti s vysokými zásobami iónov železa majú vyššie riziko rozvoja aterosklerózy a vzniku srdcových i mozgových infarktov.
Podobne ako pri deficite, aj pri nadbytku železa v ľudskom organizme rozoznávame niekoľko stupňov ochorenia:
V poslednom období sa venuje zvýšená pozornosť primárnej hemochromatóze, charakterizovanou zvýšenou vstrebateľnosťou železa z čreva. Ochorenie patrí medzi dedičné choroby belochov. Rôzne štúdie udávajú frekvenciu ochorenia v populácii 2 – 14 %, častejšie u mužov. Príznaky sa neobjavujú v rannom detstve, ale až po dlhšom období. Častokrát až po 40. roku života. Ochorenie je smrteľné, príčinou je zlyhanie pečene (cirhóza), hypotocelulárny karcinóm, komplikácie diabetes alebo kardiomyopatia. Primárna hemochromatóza sa prejavuje osteoporózou a poruchami endokrinných žliaz (štítnej žľazy, nadobličiek, prištítnych teliesok). Aby sa nestala v budúcnosti primárna hemochromatóza veľkým medicínskym problémom, je nevyhnutné rozsiahle sprístupnenie diagnostických testov.