O valproato de sódio tem uma vasta gama de aplicações em neurologia e um dos papéis familiares é como um medicamento anti-epiléptico, por exemplo, como um medicamento único ou combinado em ataques de acácias simples ou complexas, ataques mioclónicos, epilepsia persistente, e como um medicamento de primeira linha no decurso do tratamento anti-epiléptico. Além do antiepiléptico, pode tratar neuralgias, tais como as mais comuns dores de cabeça neuropáticas e neuralgias causadas após o herpes zoster. Para além destes dois efeitos, o valproato de sódio é também amplamente utilizado como estabilizador do humor em ambientes psiquiátricos como a ansiedade e a depressão, com resultados muito bons.