Żółtaczka i zapalenie wątroby wywołane podawaniem barbituranów mają charakter zmian alergicznych. Leki te mogą wywoływać zmiany morfologiczne wątroby. Barbiturany zwiększają aktywność enzymów wątroby, a zwłaszcza oksydaz, oraz wpływają na sprzężenie leków z kwasem glukuronowym. Zwiększają metabolizm i eliminację wielu leków z organizmu. Indukcja enzymatyczna zachodzi nie tylko w mikrosornach, lecz również we frakcji mitochondrialnej homogenatu wątroby. Barbiturany hamują niektóre układy enzymatyczne wątroby, inne natomiast pobudzają. U chorych otrzymujących fenobarbital, mefarbital i metarbital często występuje otępienie. Długość trwania, snu po fenobarbitalu jest zmienną właściwością osobnicza. Pobudzenie paradoksalne. Niekiedy leki przeciwpadaczkowe wywołują pobudzenie ośrodkowego układu nerwowego. U dzieci występuje podrażnienie, nadczynność ruchowa, napastliwość, U osób w podeszłym wieku wywołują gonitwę myśli i pobudzenie. Mechanizm pobudzenia paradoksalnego nie jest dokładnie poznany. Barbiturany o działaniu przeciwpadaczkowym mogą wywołać oczopląs (nystagmus), niekiedy występuje bezwład ruchowy. Gwałtowne odstawienie fenobarbitalu u chorego z padaczką prowadzi do nasilenia drgawek,