白头翁具有清热解毒、凉血止痢的功效，主要用于热毒血痢、阴痒带下等症。其作用机制主要涉及抗菌消炎、调节免疫、抑制肿瘤细胞生长等。
白头翁中的白头翁素等成分能有效抑制金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌等病原微生物，对湿热引起的腹泻、痢疾有显著效果。临床常用白头翁汤治疗急性细菌性痢疾，配伍黄连、黄柏可增强疗效。该药性寒，脾胃虚寒者慎用。
通过降低毛细血管通透性，白头翁能缓解肠道黏膜充血水肿，改善里急后重症状。对于赤白下痢伴有脓血便者，可与地榆、槐花同用。现代研究发现其提取物能抑制志贺氏菌内毒素释放，减轻肠道炎症反应。
实验研究表明白头翁皂苷能诱导肿瘤细胞凋亡，对肝癌、胃癌细胞株有抑制作用。其机制可能与阻断肿瘤细胞周期、抑制血管生成有关，但目前仅限于体外研究，临床尚未形成规范治疗方案。
所含多糖成分可促进巨噬细胞吞噬功能，提高血清溶血素水平，对辐射损伤后的免疫功能恢复有帮助。在辅助治疗慢性盆腔炎时，配伍蒲公英可增强机体抗感染能力。
对滴虫性阴道炎引起的阴部瘙痒、黄带腥臭有效，常与苦参、蛇床子煎汤外洗。其乙醇提取物能破坏阴道毛滴虫细胞膜结构，抑制虫体移动，但孕妇禁用该用法。
使用白头翁需注意其苦寒特性，虚寒体质者应配伍干姜、白术等温中药。鲜品外用可能引起接触性皮炎，建议炮制后使用。治疗痢疾时若连用3日无效需调整方案，慢性腹泻患者应避免长期单用。日常可配伍粳米煮粥养护胃肠，但出血性痢疾急性期禁用食疗方。
