Litium har et smalt terapeutisk vindu, det vil si at det er liten forskjell mellom effektiv og toksisk serumkonsentrasjon.

Ved forebyggende langtidsbruk av litium anbefales serumkonsentrasjoner i området 0,5- 0,8 mmol/L. Noen pasienter kan ha nytte av konsentrasjoner opp mot 1,0 mmol/L. Det finnes noe dokumentasjon for at litiumkonsentrasjoner ned mot 0,4 mmol/L kan være adekvat som profylaktisk behandling. Man ser sjelden ønsket klinisk effekt ved serumkonsentrasjoner under 0,3 mmol/L. Ved akutt manibehandling kan det være nødvendig med serumkonsentrasjoner opp mot 1,2 mmol/L. Klinisk vurdering avgjør behov for doseendring. 

Ved mistanke om forgiftning er serumkonsentrasjoner vanskelig å fortolke. Dette gjelder både hos litiumbrukere og ikke-brukere. Det er rapportert få tilfeller med  litiumforgiftninger ved serumkonsentrasjoner innenfor referanseområdet. Klinisk vurdering er nødvendig.