苯巴比妥属于巴比妥类药物，具有镇静、催眠、抗惊厥、抗癫痫的作用。苯巴比妥的主要作用机制，是能够增强抑制性神经递质γ-氨基丁酸的作用，并降低谷氨酸的兴奋性，促进氯离子通道的开放。苯巴比妥对神经元放电以及神经传导，具有一定抑制效果。
苯巴比妥的药理学作用，与其用药剂量有关，随着用药剂量的加大，患者可能会出现镇静、催眠、抗惊厥，甚至抑制心血管系统、呼吸系统以及中枢神经系统。如果使用大剂量的苯巴比妥，患者还可能出现苯巴比妥中毒性死亡。因苯巴比妥的个体差异较大，且容易与其它药物发生药物相互作用，所以一定要按照医嘱推荐的用法、用量使用，并定期监测苯巴比妥的血药浓度。