Pacjent poddany działaniu podtlenku azotu czuje się przyjemnie oszołomiony, zobojętniały na otaczający świat, w euforii, oddzielony od rzeczywistości. Jednocześnie zachowuje podstawowe odruchy i nie traci świadomości, co odróżnia sedację od narkozy. W czasie zabiegu stan pacjenta przypomina hipnozę – pacjent nie śpi, jest uspokojony, rozluźniony, lekko oszołomiony. W czasie sedacji pacjent traci poczucie czasu, nawet po długim zabiegu ma wrażenie, że spędził na fotelu tylko chwilę. U dzieci podtlenek wywołuje realne halucynacje np. jeżdżenia na karuzeli. N2O (podtlenek azotu) wykazuje działanie znieczulające, możliwe jest więc leczenie małych ubytków bez znieczulenia. N2O osłabia odruch wymiotny i odruch kaszlu.