Os efeitos da cetamina variam, dependendo do tamanho e da regularidade da dose, bem como da tolerância do usuário ao medicamento. Em geral, a cetamina é um analgésico poderoso, frequentemente usado em doses controladas como anestésico e sedativo. Alguns especialistas preferem o medicamento a outros anestésicos, pois ele tende a estimular o sistema circulatório, em vez de suprimi-lo como os outros fazem. Uma leve sensação de euforia pode se instalar com as doses iniciais de cetamina, com doses maiores eventualmente levando a alucinações. O abuso da droga pode causar sérios problemas de saúde, principalmente os danos cerebrais.
A droga é classificada como um antagonista do receptor do ácido N-metil-D-aspártico (NDMA), prejudicando a função dos receptores e bloqueando os efeitos do glutamato, um neurotransmissor excitatório. Esta ação reduz significativamente a sensação de dor e acalma o humor do paciente. Doses mais fortes ligam-se aos receptores opióides no cérebro, que aumentam os efeitos analgésicos ao mesmo tempo que introduzem sensações de euforia. Pacientes sob os efeitos da cetamina podem eventualmente entrar em um estado de sonho no qual seus corpos parecem estar flutuando; as alucinações acompanham a sensação em vários casos. Relatos da experiência levaram muitos indivíduos a usar a cetamina como droga recreativa.
O abuso de substâncias, entretanto, pode levar a muitos efeitos negativos da cetamina. As sensações eufóricas e flutuantes e as alucinações induzidas por altas doses da droga podem deslocar a percepção do usuário da realidade, resultando em ansiedade e paranóia. Alguns usuários afirmam que a sensação é semelhante à de cair em um buraco sem fundo, e pode ser paralisante. Não é incomum que os indivíduos sintam náuseas enquanto estão sob os efeitos da cetamina. O uso frequente também pode levar a uma dissociação da realidade, resultando em uma série de possíveis distúrbios psicológicos.
Os efeitos médicos da cetamina, por outro lado, podem ser fatais. Embora pequenas doses da droga possam ser benéficas para estimular o sistema circulatório, doses maiores podem suprimir a respiração. A alteração do funcionamento normal do cérebro por meio do uso frequente de cetamina também pode levar à dependência da droga; os usuários costumam sofrer sintomas de abstinência, como tremores, quando o medicamento é retirado. O uso pesado ou regular de cetamina pode causar o desenvolvimento de lesões irreparáveis no cérebro, resultando em problemas que envolvem habilidades cognitivas mais fracas e função neurológica prejudicada. Estudos demonstraram que usuários de cetamina de longa data também têm uma incidência maior de problemas renais, embora isso possa ser explicado pelo fato de que o estilo de vida associado ao abuso de drogas frequentemente inclui outros fatores prejudiciais, como o abuso de álcool.