Il dosaggio urgente del fenobarbital su siero è richiesto nelle emergenze neurologiche e tossicologiche. Il dosaggio si esegue su siero con immunoassay (EMIT, FPIA, CMIA). Le indicazioni urgenti comprendono: l'intossicazione acuta da barbiturici (sovradosaggio volontario o accidentale con coma, depressione respiratoria e ipotensione — concentrazioni superiori a 40 µg/mL causano coma, superiori a 80 µg/mL sono potenzialmente letali senza supporto ventilatorio; il trattamento è di supporto con ventilazione meccanica, vasopressori e alcalinizzazione delle urine per aumentare l'escrezione renale); lo stato epilettico refrattario (dove il fenobarbital endovenoso è utilizzato come farmaco di terza linea dopo benzodiazepine e fenitoina — il monitoraggio dei livelli guida il dosaggio per raggiungere concentrazioni terapeutiche senza tossicità); la valutazione dello stato di coscienza nel paziente in terapia con fenobarbital che presenta un peggioramento neurologico; e la gestione dell'epilessia in pazienti con insufficienza epatica o renale dove la clearance è alterata. L'emivita molto lunga del fenobarbital (50-150 ore) implica che l'intossicazione può durare giorni e il monitoraggio seriato è essenziale.