水合氯醛是一种镇静催眠药，同时也有抗惊厥的作用，这个镇静催眠药是一个快速起效的药物，通常是在30分钟之内，就可以诱导患者入睡，催眠机理主要是引起近似生理性的睡眠，因此没有明显的后作用。这个药物较大剂量的时候，有抗惊厥的作用，可以用于小儿高热、破伤风，或者子痫引起的惊厥。更大的剂量可能会引起昏迷或麻醉，甚至有抑制延髓呼吸和运动中枢的作用。如果是中毒剂量，有可能会导致死亡。
这个药物目前主要是用于镇静、催眠，它特别适合用于入睡困难的患者，短期效果是非常好的。这个药物连续服用超过2周，就有可能会出现耐药而无效，因此不建议患者长时间服用水合氯醛。这个药物也可以用于麻醉前和手术前的睡眠诱导，可以起到镇静和解除焦虑的作用，在患者急性期的时候也可以用于抗惊厥，用于癫间持续状态，也可以用于子痫及破伤风和高热引起的惊厥。总之水合氯醛的主要作用就是镇静、催眠、抗惊厥。