Gli antidepressivi triciclici hanno mostrato efficacia nel trattamento clinico di diversi tipi di dolore cronico, tra cui nevralgie o dolore neuropatico e fibromialgie. I dettagli del loro meccanismo d'azione per quanto concerne l'effetto analgesico sono poco chiari, ma si ritiene che siano modulatori indiretti del sistema oppioide attraverso neuromodulazione serotoninergica e noradrenergica. I TCA hanno mostrato attività anche nella prevenzione dell'emicrania, ma non danno sollievo immediato nel caso di un attacco acuto.