Dopo 45 minuti/2 ore dall'inizio degli effetti (in base al dosaggio e alla purezza della sostanza) segue una seconda fase caratterizzata da allucinazioni sensoriali (visive, uditive, tattili e olfattive) e amplificazione dei sensi. Tuttavia, rispetto ad altre tipologie di droghe, gli effetti psicologici degli psichedelici sono più poliedrici e meno nettamente definibili: nella stessa esperienza possono presentarsi perdite della consapevolezza del tempo e dello spazio, difficoltà nell'esprimersi, visioni, sinestesie, euforia, senso di pace e benessere, percezione di maggiore profondità di pensiero, sensazioni definite "ultraterrene", empatia verso persone, animali, piante od oggetti circostanti, come anche, in caso di eventi reali negativi, e loro conseguente amplificazione, ansia, panico e stati passeggeri di paranoia o delirio. Un soggetto colpito da effetti di quest'ultimo genere andrebbe confortato con tranquillità, calmato e lasciato in pace in un luogo scuro, sicuro e aerato fino alla fine degli effetti. Non è raro l'utilizzo di benzodiazepine per prevenire o placare simili stati. In generale, gli effetti della mescalina sono considerati quasi identici a quelli dell'LSD a parte la durata inferiore, generalmente da 4 a 8 ore, ma a dosaggi particolarmente elevati sono stati riportati casi di esperienze della durata di oltre 24 ore. Quando l'effetto finisce si possono percepire sensazioni di stanchezza e spossatezza fisica e mentale. Altri effetti fisici possono includere dilatazione delle pupille.Da notare, utilizzando alti dosaggi di mescalina (o altre sostanze psichedeliche), il presentarsi del fenomeno di "dissoluzione dell'ego" (ovvero la perdita della percezione della separazione tra l'Io e l'ambiente circostante e la sensazione di "essere ovunque"): quest'esperienza può essere sia estremamente beatificante che traumatica, sempre a seconda dello stato d'animo, della personalità e delle aspettative dell'utilizzatore. Con la mescalina questo fenomeno si presenta a dosaggi relativamente alti rispetto a quelli necessari per una comune esperienza psichedelica.