Sia nell'animale sia nell'uomo la ketamina ha dimostrato un'azione anticonvulsivante. Il farmaco determina un aumento del consumo cerebrale di ossigeno, con incremento del flusso cerebrale, una riduzione della resistenza vascolare cerebrale. Aumenta, inoltre, la pressione del liquido cefalorachidiano. Di conseguenza, aumenta la frequenza respiratoria (ma non nei piccoli roditori), il tono simpatico e le secrezioni delle vie aeree. Riguardo all'apparato cardio-vascolare induce aumento della pressione arteriosa, della gittata cardiaca e della contrattilità miocardica: per tale caratteristica (azione cronotropa e inotropa positiva) viene raccomandato come farmaco induttore dell'anestesia generale nei pazienti in grave stato di shock (soprattutto nei soggetti in shock emorragico).