Učinci ketamina variraju, ovisno o veličini i pravilnosti doze, kao io toleranciji korisnika na lijek. Općenito, ketamin je snažan lijek protiv bolova, često se koristi u kontroliranim dozama kao anestetik i kao sedativ. Neki stručnjaci preferiraju lijek u odnosu na druge anestetike, budući da on stimulira krvožilni sustav, umjesto da ga potiskuje kao drugi. Lagani osjećaj euforije mogao bi se pojaviti s početnim dozama ketamina, a veće doze na kraju dovode do halucinacija. Zlouporaba lijeka može uzrokovati ozbiljne zdravstvene probleme, među kojima je glavno oštećenje mozga.
Lijek je klasificiran kao antagonist receptora N-metil-D-asparaginske kiseline (NDMA), koji oštećuje funkciju receptora i blokira učinke glutamata, ekscitatornog neurotransmitera. Ovo djelovanje značajno smanjuje osjećaj boli i smiruje raspoloženje pacijenta. Jače doze vežu se na opioidne receptore u mozgu, koji pojačavaju analgetske učinke, a istovremeno unose osjećaj euforije. Pacijenti pod djelovanjem ketamina mogli bi na kraju ući u stanje nalik snu u kojem se njihova tijela osjećaju kao da lebde; halucinacije prate osjećaj u brojnim slučajevima. Izvještaji o iskustvu naveli su mnoge pojedince da koriste ketamin kao rekreativnu drogu.
Zlouporaba supstanci, međutim, može dovesti do mnogih negativnih učinaka ketamina. Euforični, lebdeći osjećaji i halucinacije izazvane visokim dozama droge mogu istisnuti percepciju korisnika iz stvarnosti, što rezultira tjeskobom i paranojom. Neki korisnici navode da je osjećaj sličan padu u rupu bez dna, a može biti paralizirajući. Nije neuobičajeno da pojedinci osjećaju mučninu dok su pod dejstvom ketamina. Često korištenje također može dovesti do odvajanja od stvarnosti, što rezultira nizom mogućih psihičkih poremećaja.
Medicinski učinci ketamina, s druge strane, mogu se pokazati kobnim. Iako male doze lijeka mogu biti korisne u jačanju cirkulacijskog sustava, veće doze mogu suzbiti disanje. Ometanje normalnog funkcioniranja mozga čestim korištenjem ketamina također može dovesti do ovisnosti o drogi; korisnici često pate od simptoma ustezanja kao što su drhtanje kada se uzmu lijek. Teška ili redovita uporaba ketamina može uzrokovati razvoj nepopravljivih lezija u mozgu, što rezultira problemima koji uključuju slabije kognitivne sposobnosti i poremećene neurološke funkcije. Studije su pokazale da dugotrajni korisnici ketamina također imaju veću učestalost problema s bubrezima, iako se to može objasniti činjenicom da način života povezan sa zlouporabom droga često uključuje i druge štetne čimbenike poput zlouporabe alkohola.