Mescalin wirkt psychedelisch (bewusstseinsverändernd) und halluzinogen (Halluzinationen hervorrufend). Bevor die Wirkung einsetzt, können eine bis anderthalb Stunden vergehen, da das Mescalin über den Darm aufgenommen wird. Die Rauscheffekte können acht bis zehn Stunden andauern.
Die pharmakologische Wirkung des Mescalin wird durch eine Bindung und Aktivierung von mehreren Serotonin-Rezeptoren im Gehirn hervorgerufen. Es verursacht die Anregung von Neuronen im Stirnlappen.
Der Rauscheffekt ist dem von LSD und psychedelischen Pilzen ähnlich, unterscheidet sich aber in Intensität und Zeit dennoch. Es wird von den Konsumenten ein bewusstseinsverändernder visionärer und ekstatischer Zustand berichtet, der von Glückgefühlen begleitet ist. Alle Sinne werden stark beeinflusst.
Neben der Verwendung als Droge wird Mescalin vor allem durch die Ureinwohner in Mittel- und Südamerika zu medizinischen und rituellen Zwecken genutzt.