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.
Akut posztoperatív fájdalom csillapítására opiát kezelésben korábban nem részesült betegek esetén a minimális analgetikus hatáshoz szükséges fentanil szérumkoncentráció 0, 2 - 1, 2 ng/ ml; a nemkívánatos hatások gyakorisága 2 ng/ ml szérumkoncentráció felett nő.