Il tiopentale viene utilizzato, insieme al bromuro di pancuronio e al cloruro di potassio, per eseguire l'iniezione letale negli Stati Uniti. Viene somministrata una dose elevata per garantire una rapida perdita di coscienza. L'uso del sodio tiopental nelle esecuzioni è stato contestato dopo la pubblicazione di uno studio sulla rivista medica "The Lancet" dove si riportava che le autopsie dei detenuti giustiziati avevano mostrato un livello di tiopental nel flusso sanguigno non sufficiente a causare incoscienza.