氯胺酮作用于大脑的受体类型不同，会出现感觉与疼痛分离现象，也叫分离麻醉。氯胺酮注射到体内以后，患者对伤害性刺激没有疼痛反应，没有入睡，大脑活动甚至比没有给药之前更加活跃，会产生兴奋或者做噩梦或者致幻作用，也可以把氯胺酮当作一种致幻剂。由于氯胺酮的神经兴奋作用，休克的患者使用其它麻醉剂以后，会导致血压更低，甚至出现危及患者生命的现象。休克患者使用氯胺酮以后，会有提升血压作用，同时也能使患者无痛。氯胺酮静脉注射能迅速进入中枢神经系统，起效时间大概是20秒-30秒，患者进入氯胺酮麻醉状态以后，表现出眼球震颤、肌张力增高，但是角膜对光反射仍然活跃。整个氯胺酮麻醉期间，患者对伤害性刺激不会有任何疼痛反射。