Принцип действия фенобарбитала связан с активацией им рецепторов гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Фенобарбитал относится к классу барбитуратов. Седативное, снотворное и противосудорожное действие барбитуратов связано с активацией ГАМК-рецепторов, а в отсутствие ГАМК барбитураты могут имитировать действие ГАМК, повышать проницаемость хлорид-ионов (в основном за счет удлинения времени открытия хлорид-ионных каналов) и гиперполяризировать клеточную мембрану. В электрофизиологических экспериментах in vitro установлено, что фенобарбитал способен вызывать открытие хлоридных каналов нервных клеток, гиперполяризацию клеток, обладая ГАМК-имитирующим действием; терапевтическая концентрация фенобарбитала может усиливать ингибирующий эффект ГАМК, тормозить моносинаптическую и полисинаптическую передачу центральной нервной системы, подавлять высокочастотные разряды эпилептических очагов и их распространение на периферию. Фармакологические эффекты фенобарбитала, связанные с его дозировкой, при увеличении дозы препарата у пациента могут наблюдаться седация, гипноз, противосудорожное действие и даже торможение медуллярного дыхательного центра, приводящее к остановке дыхания, торможение вазомоторного центра, вследствие чего возникает периферическая вазодилатация, возникновение шока. После применения препарата могут появиться головокружение, сонливость и другие побочные эффекты, при длительном применении может возникнуть зависимость и толерантность, при повторном применении следует проявлять бдительность, не допуская накопления токсических веществ. В небольшом количестве могут возникать аллергические реакции, такие как кожная сыпь и эксфолиативный дерматит. Во избежание побочных реакций препарат следует применять под руководством врача и не использовать самостоятельно вслепую.