[4]​ Es usado solo o en combinación con otros agentes como la fenitoína, en soluciones comerciales inyectables para la eutanasia animal.

[5]​ Algunos nombres comerciales son Euthasol, Euthatal, Euthanyl (en Canadá), Beuthanasia-D, Eutanax y Fatal Plus .

En los Países Bajos se utiliza un elixir de pentobarbital como una alternativa por aquellos pacientes que desearían tomar los barbitúricos necesarios del denominado cóctel letal —su administración es oral en vez intravenosa, en esta última se utiliza el tiopental—.

El pentobarbital también se ha utilizado para el suicidio asistido en Oregón[6]​ y para la eutanasia por el grupo suizo Dignitas.

En 2011, el fabricante estadounidense de tiopental sódico detuvo la producción y resultó imposible importar el medicamento.

En marzo de 2011, el pentobarbital se utilizó por primera vez como único fármaco en una ejecución en Estados Unidos, en Ohio.