Primijenjen intramuskularnom ili intravenskom injekcijom, liječnici obično koriste fosfenitoin u bolničkom okruženju za kratkotrajno liječenje generaliziranih konvulzija i napadaja. Kirurzi također mogu davati lijekove za sprječavanje ili zaustavljanje napadaja tijekom neurokirurgije. Smatran predlijekom ili kemijskim prekursorom, fosfenitoin natrij zahtijeva metaboličke procese, koji se prirodno odvijaju u tijelu, kako bi ga pretvorili u fenitoin. Liječenje epileptičkih napadaja obično se ne preporuča u osoba s oštećenjem bubrega ili jetre jer pacijenti mogu doživjeti toksičnost ili oštećenje organa.
Nakon metaboličkog procesa koji pretvara fosfenitoin u fenitoin, do 99 posto lijeka veže se na protein plazme, albumin. Potpuna konverzija nakon intravenske primjene događa se za oko dva sata, dok pretvorba nakon intramuskularne injekcije može potrajati do četiri sata. Djelovanje i učinci fosfenitoina općenito oponašaju farmakologiju oralnog fenitoina.
Nakon primjene, fosfenitoin djeluje kao blokator natrijevih kanala na površini neuralnih stanica. Kada ti kanali ostanu otvoreni predugo, previše natrijevih iona prolazi kroz njih, pokrećući brzi protok stimulirajućih neurotransmitera. Oni pak dopuštaju prekomjernoj količini kalcija da uđe u stanice, uzrokujući toksični učinak koji pokreće konvulzivnu aktivnost i napade. Ograničavajući pristup iona natrija, fosfenitoin sprječava kemijske lančane reakcije koje pridonose staničnoj hiperstimulaciji i oštećenju zbog mogućih toksičnih stanja. Djelovanje lijeka na regulaciju iona može predstavljati opasnost za pacijente koji imaju određena srčana oboljenja.
Fosfenitoin obično slabi provodni sustav u srčanim pretkomorama i ventrikulima, pogoršavajući simptome kod pacijenata s dijagnosticiranom srčanom bolešću i pridonoseći mogućem stanju opasnom po život. Kada se intravenozno infundira u dovoljno visokim dozama, lijek također uzrokuje hipotenziju. Kako se metabolizam lijeka odvija u jetri, osobe s oštećenjem jetre mogu imati žuticu, povećanje organa i natečene limfne žlijezde. Pacijenti također mogu osjetiti anemiju jer lijek smanjuje broj crvenih i bijelih krvnih stanica zajedno s trombocitima.
Davatelji zdravstvenih usluga mogu zahtijevati periodične krvne pretrage za praćenje broja stanica, ali pacijenti bi trebali prijaviti sve znakove neobičnih modrica ili krvarenja. Fosfor je nusprodukt koji nastaje tijekom metabolizma fosfenitoina, što predstavlja opasnost za bolesnike s bubrežnim poremećajem. Uobičajene nuspojave povezane s lijekom uključuju reakcije na mjestu ubrizgavanja zbog visoke alkalnosti lijeka. Glavobolja, vrtoglavica, mučnina i moguće povraćanje također su tipične reakcije. Nakon primjene, pojedinci trebaju biti oprezni kada stoje ili hodaju jer lijek može uzrokovati nedostatak tjelesne koordinacije.