N-乙酰半胱氨酸通常适用于呼吸系统疾病患者、对乙酰氨基酚中毒者、抗氧化需求人群、慢性肝病患者以及存在精神障碍或成瘾行为的人群，需遵医嘱使用。其作用机制与调节黏液代谢、解毒和抗氧化等生理过程相关。
1、呼吸系统疾病患者
N-乙酰半胱氨酸能裂解黏蛋白中的二硫键，降低痰液黏稠度，对慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张症等引起的痰液黏稠有稀释作用。临床多用于改善咳嗽排痰困难症状，通常与支气管扩张剂联合使用。
2、对乙酰氨基酚中毒者
作为谷胱甘肽前体物质，N-乙酰半胱氨酸可补充因药物过量消耗的谷胱甘肽储备，防止肝细胞坏死。中毒后8小时内使用效果最佳，需通过静脉给药快速达到有效血药浓度。
3、抗氧化需求人群
通过增加细胞内谷胱甘肽水平，中和氧自由基，减轻氧化应激损伤。适用于长期暴露在污染环境、吸烟人群或存在氧化损伤相关疾病的辅助治疗，但需注意大剂量可能引起消化道不适。
4、慢性肝病患者
非酒精性脂肪性肝病、药物性肝损伤等疾病伴随谷胱甘肽耗竭时，N-乙酰半胱氨酸可改善肝脏氧化还原状态。临床多与保肝药物联用，肝功能严重受损者需调整剂量。
5、精神障碍或成瘾行为者
研究显示其可能通过调节谷氨酸能神经系统，改善强迫症、可卡因依赖等行为障碍。但目前证据等级有限，需在精神科医生指导下作为辅助治疗手段。
该药物可能引起恶心、皮疹等不良反应，支气管哮喘患者雾化吸入时可能诱发支气管痉挛。与硝酸甘油联用会导致协同性血管扩张，服用免疫抑制剂者需监测血药浓度。使用前应评估肝肾功能，妊娠期妇女需权衡利弊。