Incluem-se como reações adversas do tiopental: depressão respiratória, depressão do miocárdio, arritmia cardíaca, sonolência prolongada, espirros, broncoespasmo e laringoespasmo. Reações anafiláticas têm sido relatadas. Raramente tem sido relatada anemia hemolítica com falência renal.
A exemplo dos derivados barbitúricos, somente as superdosagens provocam efeitos tóxicos, caracterizados pelas reações secundárias descritas no item anterior.