苯巴比妥是镇静催眠药、抗惊厥药，是长效巴比妥类的典型代表，对中枢的抑制作用随着剂量加大，表现为镇静、催眠、抗惊厥及抗癫痫。大剂量使用，对心血管系统、呼吸系统有明显的抑制作用，过量可麻痹延髓呼吸中枢而致死。
因此苯巴比妥主要用于治疗焦虑、失眠、癫痫以及运动障碍，是治疗癫痫大发作以及局限性发作的重要药物，也可以用作抗高胆红素血症及麻醉前用药。长期使用苯巴比妥有可能会产生身体依赖和精神依赖，停药需逐渐减量，以免引起撤药症状。