L'ouverture du cycle du GBL s'effectue généralement en milieu basique par exemple en présence de soude caustique.
La réaction se produit par attaque nucléophile de l'ion hydroxyde (OH-) sur le carbone portant la fonction ester interne (lactone), celui-ci étant déficitaire en électrons par l'effet inductif attracteur de l'oxygène. Le cycle s'ouvre (lactonolyse) par retour d'un doublet d'électrons sur l'oxygène. On obtient ainsi le gamma-hydroxybutyrate. Une réaction de saponification peut en découler et conduire à la formation de gamma-hydroxybutyrate de sodium (sel sodique de l'acide gamma-hydroxybutyrique).
A noter : en milieu acide ou fortement anhydre, le GHB peut être reconverti dans sa forme lactone, donc en GBL.
Dans le corps humain, la gamma-butyrolactone se transforme in vivo en GHB ; c'est pour cela qu'elle produit les mêmes effets que le GHB : euphorie, production d'hormone de croissance, relaxation, augmentation de la libido ; coma potentiellement mortel en cas d'overdose.
Ce solvant peut être détourné en drogue. Ses dosages se font à dose très petite, entre 0.25 et 1.5ml le plus souvent et strictement selon la sensibilité individuelle (dose très inférieure à celle de l'alcool pur, près de 40 fois). Au delà, une sédation lourde amenant à un profond sommeil et une incapacité à rester éveillé peut se faire ressentir, et ce typiquement entre 1.2 et 2ml et plus. La prise à jeun augmente la vitesse d'absorption et donc les effets, qui se font ressentir en moins de 20 minutes au lieu de 45. Les effets durent d'une à quelques heures et sont soumis à une accoutumance qui a été mesurée en laboratoire chez les rats après des prises répétées et quotidiennes.
Comme pour le GHB, les faibles doses peuvent produire une euphorie et une exacerbation de la sensibilité de type alcool (libido, érotisme tactile, sensation vertigineuse...), alors que des doses plus fortes bloquent l'effet euphorique et tout le système de récompense (même des opiacés), notamment dopaminergique, et provoquent un puissant effet hypnotique. Le dosage est ainsi délicat et peut s'avérer problématique ou traitre en cas de prise répétée.
Son caractère hautement acide impose une haute dilution préalable à toute consommation et c'est pourquoi le GHB (également appelé drogue du violeur) lui est préféré car il est nettement moins dangereux et beaucoup plus stable quand il est dilué (le GBL se dégrade vite en milieu aqueux et au contact d'acides ou de bases). Ses piques plasmatiques seraient eux aussi plus aigus, imprévisibles et nauséeux. Pour ces raisons, le GBL n'est pas souvent recherché comme psychotrope, il n'est considéré que comme un succédané parfois redouté et mal perçu du GHB.