Gli effetti dello LSD variano da individuo a individuo, ma anche dallo specifico stato d'animo di chi lo ingerisce.

La droga fa effetto da trenta a novanta minuti dopo l'ingestione. Gli effetti fisici comprendono dilatazione delle pupille, aumento della temperatura corporea, della frequenza cardiaca e della tensione arteriosa, sudore, inappetenza, insonnia, secchezza della bocca e tremore.

Le sensazioni e i sentimenti cambiano moltissimo; è possibile che il drogato percepisca emozioni diverse ogni volta o passi rapidamente da una emozione all'altra.

Se si assumono dosi massicce, la droga produce delirio e allucinazioni visive. Nel drogato cambia il senso del tempo e la percezione di sé.

Le sensazioni sembrano scambiarsi e danno l'idea di "sentire" i colori e "vedere" i suoni. Questi scambi possono essere terrorizzanti e causare panico.

Le sensazioni scompaiono anche dopo dodici ore dall'ingestione.

Il fenomeno del flashback, ovvero di avere allucinazioni anche senza aver ingerito lo LSD, è abbastanza diffuso tra i consumatori abituali.

Il flashback si produce all'improvviso e può avvenire dopo alcuni giorni fino addirittura dopo un anno che si è fatto uso di droga, ma ciò avviene in chi ha ingerito LSD in dosi massicce o chi abbia problemi di ordine psichiatrico.

In certi casi si possono verificare psicosi, schizofrenia o forte depressione.

Nonostante ciò, lo LSD non è considerato una droga additiva; si dice che chi ne faccia uso non manifesti un comportamento compulsivo, vale a dire non senta il bisogno di cercarlo, come avviene con la cocaina, le anfetamine, l'eroina, ma anche l'alcool e la nicotina.

In compenso, lo LSD produce tolleranza, ovvero sono necessarie dosi sempre maggiori per raggiungere gli effetti allucinogeni (ma le conseguenze sono comunque imprevedibili).