Parasimpatolitici djeluju na parasimpatički živčani sustav koji regulira unutarnje organe poput probavnog trakta i srca. Oni čine ovaj aspekt živčanog sustava manje aktivnim i mogu se koristiti u liječenju raznih stanja. Isti spojevi prisutni su u nekim toksinima; oni djeluju tako što oštećuju parasimpatički živčani sustav i poremete ključne unutarnje funkcije. Neki lijekovi iz ove obitelji imaju vrlo uzak terapeutski indeks, što znači da razlika između medicinski korisne i opasne doze može biti vrlo mala.
U medicini postoji širok raspon primjena parasimpatolitika. Jedan je u očnim pregledima, gdje lijekovi poput atropina mogu proširiti oko. Lijek blokira kontrakcije glatkih mišića pa se oko ne može fokusirati i zjenica se širi umjesto da se skuplja. To omogućuje stručnjaku za vid da pogleda unutar oka i jasno vidi njegove unutarnje strukture, što može biti važno za dijagnozu i liječenje bolesti.
Neki od ovih spojeva mogu pomoći u liječenju astme i srčanih stanja prisiljavajući mišiće da se opuste. Kontrakcija glatkih mišića može suziti dišne putove i uzrokovati probleme s otkucajima srca, pa se parasimpatolitici mogu koristiti za prekid tih kontrakcija. Također su korisni u liječenju nekih gastrointestinalnih stanja gdje pacijent doživljava česte nekontrolirane kontrakcije glatkih mišića i u liječenju bolnih grčeva mokraćnog mjehura.
Žlijezde slinovnice i suzne žlijezde također se mogu kontrolirati parasimpatoliticima, jer te sekrecije regulira parasimpatički živčani sustav, kao i žlijezde znojnice. Ljudima s teškim problemima znojenja, na primjer, mogu se dati ti lijekovi kao terapija za smanjenje proizvodnje znoja. Potreban je oprez kako bi se osiguralo da pacijent još uvijek može sigurno regulirati unutarnju temperaturu, zabrinutost kada je znojenje potisnuto; dok pretjerano znojenje nije poželjno, potrebno je malo znoja za kontrolu temperature.
Druga klinička indikacija za parasimpatolitike može biti liječenje određenih vrsta trovanja. Atropin je, na primjer, koristan protuotrov za živčani plin, a pripadnici vojske mogu dobiti upute kako ga koristiti u hitnim slučajevima. Bolnice mogu održavati male zalihe parasimpatolitika u tu svrhu kako bi bile pripremljene za pacijente izložene živčanim toksinima.
Zabrinutost oko sigurnosti parasimpatiolitika može navesti neke medicinske ustanove da ih drže u pažljivo kontroliranom području. Prije nego što ih koriste, zdravstveni djelatnici moraju dokazati da su lijekovi i doza točni, te da će možda morati slijediti određeni protokol prije davanja bilo kojeg lijeka pacijentima. Time se osigurava da se pacijentima slučajno ne daju opasni lijekovi ili prevelike doze propisanih lijekova.