Зазвичай фенобарбітал розглядають як снодійний засіб. Дійсно, він має виражену снодійну дію і знаходить застосування при розладах сну.
З боку нервової системи: астенія, запаморочення, загальна слабкість, атаксія, ністагм, парадоксальна реакція (особливо у літніх та ослаблених хворих – збудження), галюцинації, депресія, кошмарні сновидіння, порушення сну, синкопе.
Фенобарбітал знижує збудливість нейронів епілептогенного вогнища та перешкоджає виникненню та поширенню імпульсів. Він блокує високочастотні повторні розряди нейронів (внаслідок впливу струм іонів натрію). Барбітурати також підвищують поріг електростимуляції рухових зон кори мозку.
Фенобарбітал – це снодійний та протисудомний засіб. При попаданні в організм він затримується у ньому від 2 до 4 діб. Після його прийому спостерігається загальне пригнічення психіки, сонливість та порушення координації рухів. При його прийомі водіями всі реакції стають загальмованими та катастрофи неминучі.