Les effets du GHB en tant que drogue varient en fonction de la dose. Les doses mentionnées le sont à titre indicatif, les effets pouvant varier en fonction de la sensibilité personnelle du consommateur.

• Une faible dose (0.5 - 1.5 g) entraîne une relaxation, une desinhibition, une ébriété semblable à celle apportée par l'alcool. Son absorption améliore la sociabilité : les rapports humains deviennent plus faciles. Cette propriété a aussi été retrouvée chez le rat. Le GHB posséderait aussi des propriétés aphrodisiaques avec augmentation de la capacité érectile ainsi qu'une augmentation de la durée et de la qualité des orgasmes pour les deux sexes. C'est cette propriété, combinée avec l'amnésie que provoque parfois le GHB, qui explique qu'il soit parfois appelé drogue du viol ou date rape drug. A cette dose, les effets secondaires sont faibles : photophobie, ataxie et vertiges. Les effets de la prise d'une dose se font ressentir pendant une à quatre heures.
• Une dose moyenne (2 - 3 g) intensifie les effets d'une faible dose. A cette dose, le GHB a des propriétés hypnotiques.
• Une dose forte (>4 g) est une dose anesthésique. (Le ghb est utilisé à la dose de 60 mg/Kg en anesthésie.) Elle entraîne un coma de 3 à 4 heures et nécessite une surveillance médicale.
• Une dose très forte entraîne un coma et une dépression respiratoire importante nécessitant une réanimation et une intubation. Les patients en overdose sont admis à l'hôpital avec un niveau de conscience diminué et parfois un coma franc ce qui rend l'interrogatoire médical difficile ou impossible. Les effets neurologiques peuvent varier d'une intensité moyenne (ataxie, vertige, nystagmus) à sévère (coma, apnée, arrêt respiratoire, décès). En général, le patient présente d'abord une courte période d'euphorie suivie par une baisse rapide et profonde de son niveau de conscience. Des myoclonies et des crises pseudo-épileptiques sont souvent rapportées. Au plan respiratoire, on note une dépression respiratoire et parfois une apnée. Une diminution des bruits respiratoires et la présence de râles peuvent nécessiter une aspiration bronchique. Au plan digestif, on note des nausées et des vomissements surtout au moment du retour à la conscience. Le coma induit par le GHB dure de 3 à 6 heures. On note une bradycardie dans 36% des cas. Une hypotension peut être notée dans 10% des cas, elle est souvent la conséquence de la co-ingestion d'alcool ou d'autre drogues. Une hypothermie légère est parfois rapportée. Il existe des cas de brûlures des lèvres et de l'oropharynx dues à l'absorption de drogue contenant encore de la soude nécessaire à la synthèse de GHB à partir du GBL.
  Au moins 5 décès suite à l'absorption de GHB ont été décrits. Ces morts sont dues à un arrêt respiratoire. Les effets du GHB sont aggravés par l'absorption simultanée d'alcool, de dépresseurs du système nerveux central comme des tranquillisants, des somnifères ou des antidépresseurs. Ces substances potentialisent l'effet du GHB. La plupart des hospitalisations sont consécutives à l'absorption simultanée de GHB et d'alcool. Bien que le GHB soit le plus souvent absorbé avec d'autres drogues, il existe des décès suite à la prise de GHB seul.

Le GHB est une drogue peu addictive : il n'existe habituellement pas de dépendance au GHB. Cependant, un syndrome de sevrage a été décris. Il est intervenu chez un patient ayant arrêté une prise chronique de doses importantes de GHB. Une psychose et une agitation importante nécessitant une contrainte chimique et physique ont été notées. Ils ont été accompagnés d'anxiété, de tremblements, de tachycardie, d'hypertension, de délire, d'hallucinations visuelles et auditives. Les symptômes ont débuté 1 à 6 heures après la dernière prise et ont duré de 5 à 15 jours. Les similitudes cliniques avec le syndrome de sevrage aux hypnotiques ou à l'alcool suggère un mécanisme commun. On soupçonne que ce syndrome serait dû à une baisse de l'inhibition du GABA.