氨茶碱注射液主要用于缓解支气管哮喘、喘息型支气管炎、阻塞性肺气肿等引起的喘息症状，也可用于心源性肺水肿引起的哮喘。一般来说，它能在一定程度上快速舒张支气管平滑肌。
缓解呼吸系统疾病症状
缓解支气管哮喘：氨茶碱注射液可以通过抑制磷酸二酯酶，减少环磷腺苷（cAMP）的水解，使细胞内cAMP含量升高，进而舒张支气管平滑肌，减轻支气管哮喘发作时的喘息、气促等症状。例如在一些急性支气管哮喘发作的患者中，使用氨茶碱注射液后能看到支气管痉挛情况得到改善。改善喘息型支气管炎：对于喘息型支气管炎患者，氨茶碱注射液能松弛支气管平滑肌，降低气道阻力，缓解喘息症状。它可以使患者呼吸更顺畅，减少喘息发作的频率和程度。
对心血管系统的作用
一定的强心作用：氨茶碱在较小剂量时，能增强心肌收缩力，增加心输出量。不过这种作用相对温和，不像专门的强心药物那样强烈。比如在一些心功能不全合并喘息的患者中，使用氨茶碱注射液可能会在一定程度上改善心脏的泵血功能，但要注意剂量和患者的心脏状况。扩张冠状动脉：氨茶碱能扩张冠状动脉，增加冠脉血流量，对改善心肌的血液供应有一定帮助。这对于一些有冠心病基础同时合并呼吸系统疾病的患者来说，有一定的益处。
其他可能的作用
利尿作用：氨茶碱注射液有一定的利尿作用，它可以增加肾血流量，促进尿液排出。不过其利尿效果相对不是特别显著，一般在治疗一些心源性肺水肿时，可能会辅助起到减轻水肿的作用，因为心源性肺水肿患者往往有体液潴留，氨茶碱的利尿作用能帮助排出多余水分。但使用时要密切关注患者的水电解质平衡情况。