Le protoxyde d'azote médicinal est utilisé comme agent anesthésique et analgésique.
Il peut être utilisé en association avec des hypnotiques cliniquement validés, des analgésiques et des anesthésiques.
Il agit en synergie lorsqu'il est combiné à des anesthésiques inhalés ou intraveineux.
Il produit uniquement des effets très mineurs sur la respiration et la circulation au cours de l'anesthésie. La respiration spontanée est relativement mieux préservée quand l’anesthésie est créée par la combinaison de protoxyde d'azote médicinal et d’un anesthésique utilisé habituellement, par rapport à l'anesthésie induite par l'anesthésique inhalé seul.
Une prise et une élimination rapides combinées à une capacité à maintenir une respiration spontanée soutenue permettent un réveil plus rapide quand un anesthésique moderne inhalé a été combiné au protoxyde d'azote médicinal que lorsque l'anesthésique est utilisé seul.