Analgetické účinky fentanylu souvisejí s krevní koncentrací léčivé látky; u pacientů bez předchozí zkušenosti s opiáty jsou minimální účinné sérové koncentrace fentanylu v rozmezí 0, 3- 1, 2 ng/ ml, zatímco koncentrace 10- 20 ng/ ml zajistí anestezii při operaci a těžkou respirační depresi.
Jos potilas ei ole saanut aiemmin hoitoa opioideilla, pienin analgeettisen vaikutuksen aiheuttava fentanyylipitoisuus seerumissa on 0, 3−1, 2 ng/ ml, kun taas veressä oleva pitoisuus 10– 20 ng/ ml saa aikaan kirurgisen anestesian ja voimakkaan hengityslaman.