Barbituráty snižují rychlost metabolismu mozkové tkáně i průtok krve mozkem. S těmito redukcemi se krevní cévy v mozku zužují, čímž se zmenšuje velikost prostoru obsazeného mozkem, a tím i nitrolební tlak. Naděje je, že s uvolněným otokem tlak poklesne a může se zabránit částečnému nebo úplnému poškození mozku. Několik studií tuto teorii podpořilo ukázáním snížené úmrtnosti při léčbě refrakterní intrakraniální hypertenze barbiturátovým kómatem.
Asi 60% glukózy a kyslíku používaných mozkem je určeno pro jeho elektrickou aktivitu a zbytek pro všechny další činnosti, jako je metabolismus. Když se pacientům s poraněním mozku podávají barbituráty pro indukované kóma, působí tak, že snižují elektrickou aktivitu mozku, což snižuje metabolickou a kyslíkovou potřebu. Rychlost infúze barbiturátů se zvyšuje monitorováním elektroencefalografií, dokud není dosaženo potlačení výbuchu nebo kortikálního elektrického ticha (izoelektrická „plochá linie“). Jakmile dojde ke zlepšení celkového stavu pacienta, barbituráty jsou postupně vysazovány a pacient získává vědomí.
Existuje kontroverze ohledně výhod používání barbiturátů k léčbě intrakraniální hypertenze. Některé studie ukázaly, že barbiturát indukované kóma může snížit intrakraniální hypertenzi, ale nemusí nutně zabránit poškození mozku. Dále nemusí být udržení redukce intrakraniální hypertenze zachováno.Některé randomizované studie neprokázaly žádnou výhodu přežití nebo morbidity vyvolanou komou v různých podmínkách, jako jsou neurochirurgické operace trauma, prasknutí intrakraniálního aneuryzmatu, intrakraniální krvácení, ischemická cévní mozková příhoda a status epilepticus. Pokud pacient přežije, může po zotavení z kómatu následovat také kognitivní porucha.