Efekty działania ketaminy różnią się w zależności od wielkości i regularności dawki, a także tolerancji użytkownika na lek. Ogólnie rzecz biorąc, ketamina jest silnym środkiem przeciwbólowym, często stosowanym w kontrolowanych dawkach jako środek znieczulający i uspokajający. Niektórzy eksperci wolą lek od innych środków znieczulających, ponieważ ma tendencję do stymulowania układu krążenia, a nie tłumienia go, jak robią to inni. Przy początkowych dawkach ketaminy może pojawić się lekkie uczucie euforii, a większe ostatecznie prowadzą do halucynacji. Nadużywanie leku może powodować poważne problemy zdrowotne, wśród których głównym jest uszkodzenie mózgu.
Lek jest klasyfikowany jako antagonista receptora kwasu N-metylo-D-asparaginowego (NDMA), zaburzający działanie receptorów i blokujący działanie glutaminianu, neuroprzekaźnika pobudzającego. Działanie to znacznie zmniejsza odczuwanie bólu oraz uspokaja nastrój pacjenta. Silniejsze dawki wiążą się z receptorami opioidowymi w mózgu, co potęguje działanie przeciwbólowe, wprowadzając jednocześnie uczucie euforii. Pacjenci pod wpływem ketaminy mogą w końcu wejść w stan przypominający sen, w którym ich ciała czują się, jakby unosiły się w powietrzu; W wielu przypadkach odczuciu towarzyszą halucynacje. Raporty z tego doświadczenia skłoniły wiele osób do używania ketaminy jako narkotyku rekreacyjnego.
Nadużywanie substancji może jednak prowadzić do wielu negatywnych skutków ketaminy. Euforyczne, unoszące się na wodzie odczucia i halucynacje wywołane wysokimi dawkami narkotyku mogą wypierać percepcję użytkownika z rzeczywistości, powodując niepokój i paranoję. Niektórzy użytkownicy twierdzą, że uczucie jest podobne do wpadania do dziury bez dna i może być paraliżujące. Często zdarza się, że osoby pod wpływem ketaminy odczuwają mdłości. Częste używanie może również prowadzić do dysocjacji z rzeczywistością, prowadząc do wielu możliwych zaburzeń psychicznych.
Z drugiej strony skutki medyczne ketaminy mogą okazać się śmiertelne. Chociaż małe dawki leku mogą być korzystne w pobudzaniu układu krążenia, większe dawki mogą hamować oddychanie. Manipulowanie normalnym funkcjonowaniem mózgu poprzez częste stosowanie ketaminy może również prowadzić do uzależnienia od narkotyku; użytkownicy często cierpią z powodu objawów odstawienia, takich jak drżenie po odstawieniu leku. Intensywne lub regularne stosowanie ketaminy może powodować rozwój nieodwracalnych zmian w mózgu, powodując problemy związane z gorszymi zdolnościami poznawczymi i zaburzeniami funkcji neurologicznych. Badania wykazały, że osoby zażywające ketaminę przez długi czas mają również większą częstość występowania problemów z nerkami, chociaż można to wytłumaczyć faktem, że styl życia związany z nadużywaniem narkotyków często obejmuje inne szkodliwe czynniki, takie jak nadużywanie alkoholu.