阿托品试验最常用于临床上病态窦房结综合征的辅助诊断，对于明显的窦性心动过缓的患者，用药后如果窦性心率没有增加至90次/分，提示病态窦房结综合征，常常需要起搏器的治疗，但是，需要警惕并不是所有阿托品试验阳性患者一定是病态窦房结综合征。

阿托品试验还可用于判断P-R间期延长，是由于迷走神经功能亢进所导致，还是由于器质性心脏病导致，可以用于窦缓与二度1型窦房阻滞的鉴别诊断，以及二度1型和二度2型房室传导阻滞的鉴别。