La introducción de substancias anestésicas en el espacio epidural provoca la interrupción de la conducción de los impulsos nerviosos en todo tipo de fibras, tanto sensitivas, como motoras, como vegetativas. La interrupción de los impulsos sensitivos es precisamente la acción buscada. En algunas ocasiones puede ser interesante un bloqueo motor. El bloqueo de los impulsos en las fibras vegetativas suele ser el causante de la mayor parte de los efectos secundarios de la técnica. 

Ya hemos comentado anteriormente las diferentes sensibilidades de los distintos tipos de fibras nerviosas que pueden verse afectadas por el agente anestésico. En principio, cuanto más fina sea la fibra, y por tanto, mayor superficie en relación a su volumen tenga, más sensible será a los efectos del anestésico. Las fibras más finas son las vegetativas, seguidas de las de la sensibilidad térmica, la dolorosa, la táctil, la sensibilidad baroceptiva, las motoras, y finalmente las de la sensibilidad propioceptiva profunda. Por ello, al depender la acción sobre las fibras vegetativas de concentraciones pequeñas del agente anestésico, serán las primeramente afectadas, y su bloqueo será el último en terminar. También será el bloqueo de más extensión. Por el contrario, los bloqueos motores, si los llega a haber, son tardíos y de mucha menor duración que los sensitivos. Las fibras vegetativas que salen de la médula pertenecen al sistema nervioso simpático. Estas fibras salen por las raíces anteriores de los nervios raquídeos D_I a L_II, llegan a las cadenas ganglionares paravertebrales, hacen sinapsis y se extienden luego por todos los órganos. Dependiendo de la extensión del bloqueo nervioso que se haya pretendido, se bloquearán más o menos fibras simpáticas preganglionares, y por tanto, los efectos secundarios tendrán una intensidad mayor o menor. 
 

En esta zona, el espacio epidural es bastante pequeño, y el anestésico difunde hacia arriba y hacia abajo con facilidad. La difusión en sentido caudal es mayor, ya que existe el factor de la presión negativa peridural, más importante en la región torácica. Por ello, prácticamente siempre, es de esperar un cierto grado del bloqueo simpático superior cuando la inyección se hace en el espacio cervical. Un bloqueo que se extienda más allá de D_IV bloqueará los nervios cardiacos al completo. Ello causará una vasodilatación con descenso de las resistencias sistémicas y un descenso de la TA. Algunos autores indican un discreto aumento de la PVC, que interpretan como un efecto inotropo negativo. En general no son de esperar efectos respiratorios, a no ser que se empleen grandes cantidades, o inyecciones continuas de anestésico que puedan difundir hacia los nervios frénicos. Los efectos neuroendocrinos que pueden observarse a otros niveles de la columna, son nulos. 
 

En esta región se encuentran la mayor parte de los eferentes simpáticos, por lo que las acciones cardiovasculares serán tanto más intensas cuanto más extenso sea el bloqueo de estos eferentes. Si solamente se afecta el simpático inferior, es decir, de D_V hacia abajo, el nervio simpático superior, todavía funcionante, puede compensar en parte las acciones del simpático inferior, que son las mismas descritas anteriormente: vasodilatación, disminución de las resistencias vasculares sistémicas, y descenso de la TA. Dado que en este caso está intacto el sistema simpático cardiaco, existe una taquicardia que aumenta de forma compensadora el gasto cardiaco. Si el simpático superior también es bloqueado, los efectos cardiovasculares son bastante más intensos, y pueden precisar el aporte de líquidos o la infusión de fármacos vasoactivos. La disminución del retorno venoso (mayor capacitancia de las venas, al faltar el tono simpático), y de la presión de la aurícula derecha ocasionan una bradicardia paralela en cierto modo a la hipotensión ocasionada (reflejo de Bainbridge). Por ello, la mejor manera de prevenir complicaciones es considerar al enfermo como si de entrada fuera ligeramente hipovolémico, manteniéndolo en una posición horizontal, y compensando las hipovolemias reales que existieran previamente o puedan aparecer. Si es preciso un fármaco vasoactivo, hay que elegir un vasoconstrictor con efecto mixto vascular e inotropo positivo, como la efedrina. Cuando se utilizan anestésicos locales con adrenalina, en un intento de alargar la duración del efecto anestésico, esta droga puede llegar a ejercer su acción de forma sistémica, dependiendo de la dosis absorbida que predominen los efectos b o a . Los primeros pueden aumentar la vasodilatación periférica y balancear los efectos compensadores de un simpático superior no afectado. 

El bloqueo de los seis nervios simpáticos torácicos inferiores bloquea entre otros órganos a las glándulas suprarrenales. Ello ocasionará una ausencia de elevación de las catecolaminas y otras hormonas que se segregan en situaciones de stress. 

Aunque la inervación motora torácica puede llegar a bloquearse totalmente, mientras que el diafragma esté intacto, la capacidad vital se afecta como máximo en un 20%. Sobre el árbol bronquial, este bloqueo provoca una broncodilatación, porque, si bien hay bloqueo de la inervación simpática, como también se bloquean los impulsos aferentes, se inhibe el arco reflejo de predominio broncoconstrictor. El balance es favorable a una relajación del músculo liso bronquial. Con un gasto cardiaco y una presión arterial pulmonar disminuidos, los alvéolos se perfunden menos, aumenta el espacio muerto alveolar y la relación VD/VT. Una cierta hiperventilación compensadora impide el ascenso de la pCO2. 
 

Al ser el bloqueo simpático de menor extensión, la zona libre de bloqueo suele compensar la pérdida de actividad de las regiones inferiores del simpático. Estando intacta la actividad de los nervios cardiacos, aparecerá un aumento de la frecuencia y el volumen minuto cardiacos que compensará en general la pérdida de las resistencias de los territorios de las extremidades inferiores y pélvicos. 

Con el enfermo en posición horizontal, en general todo el problema es causado por la dilatación de los vasos de resistencia. Si el sujeto está con las extremidades más bajas, puede acumularse en ellas gran cantidad de sangre, disminuyendo además el retorno venoso. Por ello todos los autores advierten de que, si en un enfermo analgesiado vía epidural, aparece alguna alteración de la conducta o de la conciencia, que haga pensar en una excesiva extensión craneal del anestésico, el reflejo automático de poner la cabeza del enfermo en situación más alta, con la esperanza de que el ascenso del nivel no siga, puede ser deletéreo, ya que la mayoría de los problemas que aparecen son precisamente debidos a situaciones de hipovolemia-bajo gasto y escasa perfusión cerebral, y la maniobra que debe efectuarse es precisamente la contraria: colocar al enfermo en ligero Trendelemburg. 

La influencia de la analgesia peridural sobre la función renal es prácticamente nula si se evitan precisamente la situaciones de hipovolemia y se mantienen presiones arteriales por encima de 80 mm Hg. No está claro el efecto sobre las funciones metabólicas, sintéticas y detoxificadoras del hígado, entre otras cosas porque no hay parámetros sencillos aplicables de rutina en la clínica que puedan medirlas bajo el efecto de la analgesia. Se ha encontrado un enlentecimiento de la excreción de la bromosulfoftaleína en casi la mitad de los enfermos, pero no en mayor extensión que cuando se efectúan las mismas intervenciones con otros anestésicos generales, por lo que adscribir este efecto a la anestesia peridural es, cuando menos, arriesgado. 

La acción bloqueante de los nervios suprarrenales produce una ausencia de aumento intraanestésico de los 17-hidroxicorticoides, que van aumentando hasta los niveles postoperatorios habituales tras el cese de la anestesia epidural. Ello parece ser debido al bloqueo de las vías aferentes al centro neurosecretor del hipotálamo que a su vez modula la secreción de las hormonas antehipofisarias. Aunque lógicamente debiera haber descenso de los niveles circulantes de adrenalina y noradrenalina, estos han sido poco notorios. 

Sobre el aparato digestivo, aparece un aumento del predominio parasimpático, que se traduce en hiperperistaltismo de intestino delgado y colon. La función del páncreas no es apenas afectada, ni en su aspecto endocrino, ni en su papel exocrino, por depender fundamentalmente de reguladores humorales. No obstante, en las pancreatitis disminuye el dolor, y relaja el esfínter de Oddi, acciones ambas deseables, pues esta última impide el reflujo biliar hacia el Wirsung. No parece afectar a la evolución. 

No se han descrito acciones sobre el metabolismo intermediario, ni sobre el equilibrio acido-básico. 

En el sistema nervioso central, pueden alcanzarse concentraciones elevadas - si la cantidad inyectada es importante, o las inyecciones muy repetidas - tanto en la médula, en la que se producen bloqueos progresivos de los distintos tipos de fibras que la componen, como en su extensión hacia arriba o hacia abajo. Este tipo de problemas no es nada frecuente. La circulación cerebral es poco afectada por la presencia o ausencia de tono simpático, por lo que apenas se modifica excepto si existe una hipotensión por debajo de sus límites de autorregulación, lo que en un individuo con arterias permeables significa aproximadamente una TA por debajo de 60 mm Hg. Este límite, es por supuesto, más estrecho en los enfermos arteriosclerosos. 

Muy difícilmente pueden aparecer acciones directas del anestésico epidural que afecten al tronco cerebral, cuya inhibición precisaría dosis muy elevadas. En ocasiones se han atribuido a este bloqueo del tronco algunos accidentes anestésicos con paro cardiorespiratorio o colapso cardiovascular. Invariablemente han ido acompañados de fuerte hipotensión arterial, y en las ocasiones en que se han podido medir, las concentraciones de anestésicos en las cercanías del tronco eran insuficientes para atribuirles el problema. Por ello decíamos anteriormente que era un grave error el levantar la cabeza del enfermo, porque empeora la situación.