(1)对中枢神经系统的作用：牛黄有一定的镇静作用、明显的抗惊厥作用和解热作用。a.镇静作用：给小鼠灌服或腹腔给药，能显著减少其自发活动，并能减轻樟脑、咖啡因引起的小鼠兴奋， 增强水合氯醛、乌拉坦、吗啡、苯巴比妥及戊巴比妥的镇静作用，如能使戊巴比妥纳所致之小鼠睡眠时间延长，促使阈下剂量的水合氯醛导致的小鼠翻正反射消失 等。人工牛黄亦有类似的镇静作用。b.抗惊厥作用：给小鼠灌服或腹腔注射牛黄，对樟脑、咖啡因、可卡因、印防己毒素、戊四氮等引起的惊厥有预防或延长惊厥潜伏期的作用，但对士的宁引起的惊厥则无效。研究表明：人工培植牛黄与天然牛黄有相似的抗惊活性。给小鼠灌服以牛胆汁为主要原料制成的人工牛黄，亦能防止可卡因或咖啡因引起的惊厥和死亡，效果比同量牛黄还好。用人工牛黄2g/kg给小鼠灌胃，能显著延长咖啡因、印防己毒素引起惊厥的潜伏期，但不能对抗惊厥发作的百分率，对士的宁引起的惊厥则无任何效果。有人认为，牛黄的镇惊成分为去氧胆酸。牛黄的抗惊作用具有上行性，以对樟脑、咖啡因引起的皮层性惊厥效果较强，对脑干性惊厥的抑制作用较弱，而对脊髓性惊厥则无效。c.解热作用：用天然牛黄和人工培植牛黄2g/kg给大鼠灌胃，对酵母所致之大鼠发热有明显的解热效果，0.1g/kg给大鼠腹腔注射，能使正常大鼠体温降低，并可显著抑制2,4-二硝基酚对大鼠引起的发热。
(2)抗炎作用：牛黄对醋酸引起的小鼠腹腔毛细血管通透性增加、多形核细胞游走及大鼠甲醛滤纸性肉芽组织增生均有强烈的抑制作用，其对醋酸所致之小鼠腹腔通透性增加的抑制活性为水杨酸的47倍、氢化可的松的33倍。其抗炎作用可因其配伍不同而有明显变化。人工培植牛黄的抗炎作用与牛黄相似，1～2g/kg给小鼠灌服，可显著抑制巴豆油、二甲苯等引起的小鼠耳肿及角叉菜胶引起的小鼠脚爪水肿;0.1g/kg腹腔注射，对二甲苯引起的小鼠耳肿、二甲苯皮内注射引起的小鼠皮肤通透性增加、大鼠蛋清性脚肿及甲醛性脚肿以及棉球引起的小鼠肉芽组织增生均有抑制作用。人工牛黄亦有一定的抗炎活性。
(3)对呼吸系统的作用：胆酸、去氧胆酸有明显的镇咳作用和祛痰作用。胆酸钠20mg/kg静脉注射，能明显抑制电刺激猫喉上神经引起的咳嗽反应。离体豚鼠肺灌流法表明胆酸钠有扩张支气管的作用，并能对抗组胺、毛果芸香碱引起的支气管痉挛。胆酸对喷雾所致之豚鼠支气管痉挛有平喘效果。人工牛黄在小鼠酚红排泌实验及犬气管痰液引流实验中均有祛痰效果。但目前尚无天然牛黄镇咳、祛痰、平喘作用的报告。
(4)对心血管系统的作用：牛黄能明显增强离体蛙心、豚鼠心脏及猫心乳头肌的心肌收缩力，同时心率增加，但对冠状血管则使之收缩。人工培植牛黄对离体蛙心亦有显著的强心作用。有报告指出，牛黄的强心成分为水溶性，于10-7浓度即对离体蛙心有强心效果，但浓度增至10-2仍不使蛙心停搏。牛黄水溶性成分中含有调节心搏异常的物质，其主要成分可能是牛磺酸。对于小鼠仔鼠培养心肌细胞，牛黄既能显著对抗高Ca++时心肌搏动细胞数的减少及心律不齐搏动细胞数和心率的增加;亦能使低Ca++所引起的心搏异常正常化。牛黄尚能抑制内毒素所致之大鼠心率减少及心电图ST段升高等缺血性心功能紊乱。牛黄或胆酸钙100mg/kg给自发性或肾性高血压大鼠灌服，有显著而持久的降压作用，可降低40～50mmHg，持续1至数天。胆酸钙的降压作用较牛黄为弱。牛黄给正常大鼠口服、给麻醉兔静脉注射均有显著降压效果。有报告认为，牛黄能使离体兔耳血管扩张，灌流量增加，对抗肾上腺素对血压和心脏的作用，因此其降压作用可能与扩张血管及抗肾上腺素作用有关。对血管加压素、5-羟色胺、组胺及乙酰胆碱的作用均无影响。牛黄中所含胆红素亦能使血压下降，但其降压作用与其心肌抑制活性有关。去氧胆酸、牛磺酸、两种平滑肌收缩成分SMC-S2及SMC-F均有一定的降压作用。
(5)对消化系统的作用：牛黄水提取液100mg/kg给大鼠口服，能显著增加其胆汁分泌。有报告指出，对猪离体胆囊与胆总管的标本实验表明：牛黄中的平滑肌收缩物质(SMC)能使胆囊平滑肌和奥狄括约肌收缩，从而抑制胆汁的排泄，但大多数胆酸尤其是去氧胆酸则均能松弛奥狄括约肌，因而具有显著的利胆作用。报告者认为，这两类拮抗物质在体内形成胆汁排泄的机能协调系统。牛磺酸N- 二硫代氨基甲酸钠(TDT)对于四氯化碳引起的急性和慢性大鼠肝损害有显著的保护作用，能抑制SGPT的升高。牛黄粉混悬液、水溶部分及水不溶部分对乙酰胆碱引起的小鼠离体小肠痉挛有明显的拮抗作用，其中水溶部分作用最强。胆酸盐对肠道浆膜面有抑制作用，但对黏膜面则刺激豚鼠离体回肠收缩，加大剂量则致痉挛。胆红素较大剂量对离体大鼠十二指肠、豚鼠回肠有兴奋作用。平滑肌收缩物质SMC-S2及SMC-F对豚鼠离体小肠有显著的兴奋作用，该作用与乙酰胆碱相似但较弱，其能被阿托品和抗组胺药所抑制，而被毒扁豆碱所增强。
(6)对血液系统的作用：牛黄能显著促进红细胞生成，口服牛黄能使急性失血家兔网织红细胞急剧增多，红细胞及血红蛋白恢复时间明显缩短。正常兔口服牛黄亦能引起红细胞明显增加，摘除脾脏无影响。其有效成分主要是维生素D，其次是胆红素及麦角甾醇。但用量过大，则反使红细胞及血红蛋白减少。人工牛黄能明显抑制环磷酰胺引起的小鼠红细胞数减少。纤维蛋白平板法实验表明：牛黄对纤维蛋白溶解有较强的纤维活化作用。
(7)其他作用：牛黄和人工牛黄能显著提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活性。牛磺酸可明显增加催乳素分泌及促黄体生成素释放。体外实验表明：牛黄对流行性乙型脑炎病毒有直接灭活作用。对皮下感染乙脑病毒24小时的小鼠，用牛黄灌胃，则对感染小鼠有显著的保护作用。去氧胆酸钠、胆酸、胆红素及人工牛黄亦都有一定的保护效果。但牛黄对脑内感染的乙脑病毒则无效。人工牛黄可抑制金黄色葡萄球菌。对小鼠S37、S180肉瘤的抑制率分别为54.3～72.5%与60%;但对艾氏腹水癌实体型及腹水型则均无作用。牛黄复方制剂犀黄丸对小鼠梭形细胞肉瘤和S180均有抑制作用。