ينتمي الثيوبينتال الى مجموعة الباربيتيورات، حيث ترتبط هذه الادوية بمستقبلات خاصة في الجهاز العصبي مثل غاما امينوبيوترك اسيد GABA فيعمل على تفعيلها الذي بدوره يثبط عمل الجهاز ويقلل الوظيفة الحركية في الجسم والاحساس بالالم ، ويسبب النعاس والنوم لذا يستخدم في العمليات الجراحية.
ويستخدم ايضا لعلاج نوبات الصرع والتشنجات.