Минималните ефективни аналгетични серумни концентрации на фентанил при пациенти, нелекувани с опиоиди, варират между 0, 3– 1, 2 ng/ ml, а нива в кръвта 10- 20 ng/ ml предизвикват хирургическа анестезия и дълбоко потискане на дишането.
A fentanil fájdalmcsillapító hatása függ a szérumkoncentrációtól; opioiddal még nem kezelt betegek esetében a fentanil legalacsonyabb, fájdalomcsillapító hatást kiváltó szérumszintje 0, 3- 1, 2 ng/ ml, míg a 10- 20 ng/ ml- es vérszint műtéti anesztéziát és mély légzésdepressziót idéz elő.