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.
Bei opioid-naiven Patienten liegt die niedrigste analgetisch wirksame Serumkonzentration von Fentanyl zur Behandlung akuter postoperativer Schmerzen im Bereich zwischen 0,2 und 1,2 ng/ml; bei Serumkonzentrationen oberhalb von 2 ng/ml nimmt die Häufigkeit der unerwünschten Arzneimittelwirkungen zu.