O fentanil é um fármaco opióide sintético utilizado como analgésico e anestésico no tratamento de pacientes com dor severa ou para controlar a dor em casos de cirurgia. Também é utilizado para tratar pessoas com dor crônica e que já se tornaram tolerantes a outros fármacos. O fentanil tem uma potência analgésica cerca de 80 vezes maior do que a morfina. Ele foi sintetizado pela primeira vez no início dos anos 60 pela companhia farmacêutica Janssen, também responsável pela síntese do haloperidol, droperidol e muitos outros fármacos.

Inicialmente, o fentanil foi empregado como um anestésico intravenoso administrado na forma de citrato de fentanil, com o nome de Sublimaze. Ele promove a insensibilidade a dor sem necessariamente levar à inconsciência. Ele é muito útil no tratamento da dor em pacientes com câncer. 

Durante a Guerra Fria, uma grande quantidade de pesquisas foi feita pelos EUA e União Soviética com o objetivo de obter substâncias que poderiam incapacitar o inimigo. Muitas substâncias com atividades farmacológicas diversas tiveram seu "potencial de incapacitação" investigado, como por exemplo, os antidepressivos, os alucinógenos (LSD), drogas feitas com a planta beladona e derivados de opiáceos. Os opiáceos, como por exemplo a morfina, podem se ligar a receptores específicos no corpo humano promovendo a liberação de endorfinas analgésicas e também induzir um estado de euforia (efeito adverso). O exército dos EUA, em 1989, usou o carfentanil (um opiáceo sintético similar ao fentanil) experimentalmente em animais e observou um aumento de quase dez vezes em sua potência quando utilizado na forma de aerossol.

O fentanil é um agonista dos receptores mu-opióides, que são os mais significativos na ação analgésica, tendo um início de atividade rápido, mas de curta duração. Ele rapidamente atravessa a barreira hemato-encefálica no cérebro e se liga aos receptores, podendo elevar os níveis de dopamina em áreas de recompensa do cérebro e produzir um estado de euforia e relaxamento.

No entanto, como a maioria dos entorpecentes de uso médico, o fentanil foi levado para o comércio de drogas ilícitas. De acordo com a DEA (Drug Enforcement Administration, um órgão do departamento de justiça dos EUA), o uso ilícito de fentanil surgiu pela primeira vez entre a comunidade médica em meados dos anos 1970. Hoje, tanto o fentanil quanto seus análogos podem ser encontrados no mercado negro. Mais de doze diferentes análogos do fentanil já foram produzidos clandestinamente e identificados no tráfico de drogas. Os efeitos biológicos do fentanil são muito semelhantes aos efeitos da heroína, com a ressalva de que o fentanil pode ser centenas de vezes mais potente.

Em geral, o fentanil pode aumentar a tolerância do paciente a dor e diminuir a sua percepção ao sofrimento, entretanto, a presença da dor em si pode ainda ser reconhecida. Além da analgesia, alterações no humor e sonolência são comumente observadas. Quando prescrito por um médico, o fentanil é frequentemente administrado através de injeção intravenosa ou adesivo transdérmico. A figura ao lado mostra um adesivo transdérmico de liberação de fentanil comercializado pela companhia Labtec, situada na Alemanha.