Po raz pierwszy własności anestetyczne podtlenku azotu wykorzystał amerykański dentysta Horace Wells, który praktykował w Hartford (w stanie Connecticut).
Zastosowanie Gaz anestetyczny Podtlenek azotu jest powszechnie wykorzystywany jako jeden ze składników znieczulenia ogólnego złożonego, a także (głównie na Zachodzie) do znieczulenia w stomatologii. W mieszaninie z tlenem w stężeniu do 70% jest nośnikiem innych ogólnych środków anestetycznych (sam ma słabe działanie znieczulające). Stosuje się go również w połączeniu z dożylnymi lekami znieczulającymi, opioidami i lekami zwiotczającymi (podtlenek azotu praktycznie nie działa zwiotczająco na mięśnie). Ma silne działanie nasenne. MAC dla podtlenku azotu wynosi 104%, co oznacza, że nie może być stosowany samodzielnie do znieczulenia chirurgicznego. Wykazuje niewielkie właściwości euforyzujące, z tego powodu jest nazywany gazem rozweselającym. Podtlenek azotu inaktywuje kobalaminową formę witaminy B12, dlatego długotrwałe użycie dużych ilości może prowadzić do objawów niedoboru witaminy B12 (anemii i neuropatii), może uszkadzać szpik kostny i ma negatywny wpływ na jajniki i jądra. Nie dotyczy to jednak sporadycznego użycia tego gazu.