La sostanza agisce sul sistema nervoso centrale e periferico. A detta di studiosi come lo stesso Hofmann, o come Timothy Leary, gli effetti dipendono dal dosaggio, ma anche dal "set" (lo stato d'animo del soggetto che lo assume) e dal "setting" (l'ambiente in cui si trova il soggetto). Di norma, i primi effetti della sostanza si notano entro 30-60 minuti dall'assunzione. Le esperienze con l'LSD vengono definite in gergo "trip" (che in inglese significa "viaggio") in particolare, quelle che causano forti reazioni avverse sono chiamate "bad trip". La durata media di un "trip" si aggira intorno alle 6-10 ore; in alcuni casi delle distorsioni lievi della senso-percezione, chiamate in gergo traces, scompaiono soltanto dopo il sonno.