Tiopental er ekstremt fettløselig og den raskt innsettende effekten skyldes at medikamentet distribueres effektivt til sentralnervesystemet på grunn av den gode gjennomblødningen og den store andelen fett her. Effekten avtar etterhvert som tiopental distribueres til andre vev med mindre gjennomblødning og mindre andel fett.