Come con quasi tutti i farmaci anestetici, il tiopental provoca depressione cardiovascolare e respiratoria con conseguente ipotensione, apnea e ostruzione delle vie aeree. Per questi motivi, il farmaco viene somministrato sotto controllo medico. Gli effetti collaterali includono mal di testa, agitazione, sonnolenza e nausea. I postumi dovuti dagli effetti collaterali possono durare fino a 36 ore.