Zastosowanie Azotyny alkilowe rozszerzają naczynia krwionośne, obniżają ciśnienie krwi oraz przyśpieszają akcję serca, działają spazmolitycznie, podobnie do soli kwasu azotawego. Efekt działania utrzymuje się kilka minut. Azotyny ulegają w ustroju rozpadowi z wydzieleniem anionu azotynowego. Ich toksyczność jest również zbliżona do azotynów nieorganicznych, np. azotynu soduStanisław Rolski Chemia środków leczniczych PZWL 1968, str. 510. W większych dawkach powodują utlenianie jonu Fe2+ w hemoglobinie do Fe3+ i powstawanie niebieskiej methemoglobiny nieprzenoszącej tlenu. Objawia się to sinieniem końców palców i ust. W przypadku utlenienia > 50% hemoglobiny następuje śmierć przez uduszenie się. Środki te stosowane są – w zależności od szybkości i czasu rozpadu w organizmie, w atakach dusznicy bolesnej oraz dychawicy oskrzelowej (azotyn amylu oraz azotyn 2-etyloheksylu) oraz w wojsku, w Indywidualnych Pakietach Przeciwchemicznych jako antidotum na zatrucie cyjanowodorem, cyjanem lub cyjankami. Mechanizm działania polega na wiązania ligandu CN– z jonem Fe3+ w powstającej methemoglobinie. azotyn amylu znajduje zastosowanie jako tzw. poppers.