De sekundære farmakologiske effekter er respirationsdepression, bradykardi, hypotermi, constipation, miosis, fysisk afhængighed og eufori. De laveste, effektive fentanylkoncentrationer i serum hos opioid- naive patienter behandlet mod akutte, post- operative smerter, varierer fra 0, 2- 1, 2 ng/ ml; de utilsigtede hændelsers hyppighed øges ved serumniveauer på over 2 ng/ ml.
Minimum effective analgesic serum concentrations of fentanyl in opioid-naïve patients treated for acute post-operative pain range from 0.2 to 1.2 ng/ ml; undesirable effects increase in frequency at serum levels above 2 ng/ ml.