Diatsepaami voimistaa keskushermostossa olevan hillitsevän GABA-välittäjäaineen vaikutuksia, minkä seurauksena tulee yleinen tuskaisuuden ja ahdistuksen helpottaminen, unettava ja lihaksia rentouttava vaikutus. Diatsepaamia käytetäänkin tämän vuoksi ahdistus-, jännitys-, unettomuus-, epilepsia-, levottomuus- ja tuskatiloihin sekä lisäksi leikkausten esilääkityksenä ja alkoholin vieroitusoireisiin.

Se voi aiheuttaa riippuvuutta pitempiaikaisessa käytössä, minkä vuoksi sitä ei saa omin päin lopettaa vaan asteittain lääkärin opastuksella. Hengitysvaikeudet, maksan vajaatoiminta, päihdeongelma sekä myesthenia gravis voivat olla esteitä lääkkeen käytölle. Diatsepaamin kanssa ei myöskään saa käyttää alkoholia.