GABAA受容体の機能を増強し、Cl−チャネルを介する抑制性神経伝達を高める。大脳皮質、視床、脳幹網様体などの神経活動を急速に抑制し、意識消失、健忘、鎮静を起こす。脂溶性が高く、静脈内投与後は速やかに脳へ移行するため麻酔導入が速い。その後は筋肉や脂肪組織への再分布と肝代謝によって血中濃度が低下し、短時間投与後の覚醒も速い。脳代謝量、脳血流量、頭蓋内圧を低下させる一方、交感神経抑制と血管拡張により血圧を低下させる。鎮痛作用はほとんどないため、手術時にはオピオイドや区域麻酔を併用する。

全身麻酔の導入および維持、処置時鎮静、人工呼吸中の集中治療患者における鎮静などに用いられる。作用発現と覚醒が速く、持続静注量を調節しやすいため、日帰り手術や短時間処置にも適する。悪心・嘔吐を抑える作用があり、術後悪心・嘔吐リスクの高い患者で有利なことがある。けいれん重積状態に対する鎮静・発作抑制に用いられる場合もあるが、気道確保、人工呼吸、循環管理ができる環境で使用する。鎮痛作用を持たないため、疼痛を伴う処置で単独使用すると体動や循環変動が生じ得る。

静脈内投与直後の無呼吸、呼吸数低下、気道閉塞、低酸素血症が代表的である。末梢血管拡張、心収縮力低下、圧受容体反射抑制により血圧低下と徐脈を起こし、循環血液量減少患者では重篤な循環虚脱に至ることがある。注射時血管痛が多く、静脈炎や血管外漏出も生じ得る。長時間高用量投与では、代謝性アシドーシス、横紋筋融解、高K血症、脂質異常、肝腫大、腎不全、Brugada様心電図、難治性徐脈・心不全を伴うプロポフォール注入症候群が問題となる。脂肪乳剤製剤のため、長期投与では血清トリグリセリドも確認する。

オピオイド、ベンゾジアゼピン系薬、吸入麻酔薬、デクスメデトミジン、アルコールなどとの併用で鎮静、呼吸抑制、血圧低下が相加的に増強する。降圧薬や血管拡張薬を使用中の患者では循環抑制が強くなる。バルプロ酸との併用ではプロポフォールの血中濃度や鎮静作用が増強する可能性がある。筋弛緩薬を併用する場合でも、プロポフォール自体に十分な鎮痛作用はないため、鎮痛薬を別に確保する。