Pentobarbital kan een dood veroorzaken ingeval het in hoge doses wordt gebruikt. Het wordt aangewend wegens euthanasie bij personen en dieren. Het wordt tevens gebruikt op zichzelf, of in combinatie met aanvullende middelen zoals fenytoïne, in commerciële dierlijke euthanasie injecteerbare oplossingen.Hierdoor blijft een tijd het een chloridekana