Pharmacologie. La racine de valériane est réputée sédative. Une majorité d'auteurs attribue actuellement cette activité aux acides sesquiterpéniques : divers travaux montrent l'affinité, in vitro, des extraits de valériane pour les récepteurs au GABA. Les données recueillies chez l'animal montrent une activité sédative, anxiolytique, potentialisatrice des barbituriques. La signification clinique de ces données est discutée et une synergie de différents constituants est aussi postulée. La biodisponibilité des constituants des extraits n'est pas connue.
Données chez l'humain. De nombreux essais cliniques versus placebo ont été réalisés avec des monopréparations de valériane. Les experts du domaine les jugent, très majoritairement, de faible qualité méthodologique. Une méta-analyse de 6 essais a, en 2006, montré que la valériane améliore de façon statistiquement significative la perception de la qualité du sommeil par les patients, mais cette conclusion, affaiblie par les carences méthodologiques, est contredite par une analyse critique publiée en 2007. L'action, quand elle est observée, n'est pas obtenue avec une prise unique, mais par un traitement d'environ deux semaines. Elle n'apparaît pas différente de celle de benzodiazépines administrées à faible dose (essais comparatifs, mais sans bras placebo). Les essais les plus récemment publiés alimentent la controverse : l'un montre un effet favorable, l'autre non. De fait, la valériane n'agit pas (ou très peu ?) sur les paramètres électrophysiologiques du sommeil, mais sa prise aurait une incidence sur le ressenti (subjectif) du patient, difficile à différencier de celui d'un placebo. L'usage de la valériane comme anxiolytique ne s'appuie pas sur des éléments de preuve incontestables.
En 2005, une revue de formation médicale indépendante connue pour sa rigueur concluait à propos de la valériane que, dans le domaine, très subjectif, de la plainte d'insomnie sans cause organique ou psychiatrique, « quelques résultats favorables sont modestes et méritent d'être confirmés » ajoutant, en citant d'autres plantes sans danger (tilleul, mélisse, oranger), que « la prise d'une infusion vespérale [...] en soutien aux actions comportementales, peut favoriser la transition vers l'endormissement. »
Effets indésirables. La toxicité chez l'Animal est négligeable et il n'a pas été rapporté d'effet indésirable notoire chez l'humain (l'imputabilité de quelques cas d'hépatite est douteuse). Le caractère mutagène et cytotoxique des valépotriates est bien établi. L'instabilité des valépotriates conduit à leur absence de la plupart des préparations. Toutefois leurs produits de dégradation conservent une cytotoxicité résiduelle : il existe donc, en théorie, un risque résiduel au niveau digestif. Les valépotriates étant absents des extraits aqueux et hydro-alcooliques de titre faible, certains estiment logique de leur accorder la préférence. (A priori, les valépotriates sont présents dans la poudre de plante). Il n'a pas été signalé d'interaction médicamenteuse avec la valériane et ses préparations.