Viene utilizzato in ambito dentistico e chirurgico dal 1844. All'epoca veniva fatto inspirare direttamente da un inalatore consistente in un sacchetto fatto di tessuto.Attualmente negli ospedali il gas viene somministrato da una macchina che in maniera automatica regola il dosaggio sul vaporizzatore in base ai respiri del paziente, con una proporzione N2O-ossigeno di 2:1. Oggi, date le proprietà analgesiche relativamente deboli rispetto a nuovi composti, viene usato nella terapia farmacologica in maniera complementare. Infatti può produrre nausea e una confusione persistente se l'esposizione è troppo rapida o eccessiva. L'effetto anestetico dell'ossido nitroso non è ancora completamente chiaro, ma si pensa che il gas interagisca con le membrane delle cellule nervose del cervello alterando la comunicazione intercellulare a livello delle sinapsi.