Metyleenisinisellä, yleisesti käytetyllä tahralla, jota käytetään parantamaan kudosnäytteitä mikroskoopilla, on myös laaja lääketieteellinen käyttö. Sen lisäksi, että tämä aine kuolee diagnostisten ja kirurgisten toimenpiteiden aikana, tämä aine toimii myös vastalääkkeenä syanidimyrkytykselle. Sitä käytetään methemoglobinemian, tilan, jolle on ominaista veren kyvyttömyys kuljettaa happea tehokkaasti, hoitoon. Metyleenisininen voidaan ottaa lääkkeenä suun kautta tai suonensisäisesti. Sen mahdollinen rooli malarian, Alzheimerin taudin ja syövän hoidossa on jatkuva tutkimusalue.
Sekä kaliumsyanidia että hiilimonoksidimyrkytystä on hoidettu käyttämällä metyleenisinistä vastalääkkeenä. Sitä käytettiin ensimmäisen kerran syanidimyrkytykseen 1930-luvulla ja sitä käytettiin 20-luvun puolivälissä hiilimonoksidialtistuksen hoitoon. Hyperbarinen happi, jota käytetään edelleen torjumaan syanidimyrkytystä, on korvannut sen ensisijaisena menetelmänä hiilimonoksidialtistuksen hoitamiseksi. Toinen lääkkeen historiallinen käyttö on malarian hoitoon; sen kiinnostus käyttää sitä tähän tarkoitukseen on uusi sen kustannustehokkuuden vuoksi.
Methemoglobinemia on methemoglobiinin ylimäärä veressä. Toisin kuin hemoglobiini, methemoglobiini ei pysty kuljettamaan elintärkeää happea kehon soluihin ja kudoksiin aiheuttaen tähän häiriöön liittyvän tyypillisen vaalean tai sinertävän ihon. Tämä tila voi olla synnynnäinen tai altistua tietyille kemikaaleille. Pikkulapset ovat erityisen alttiita hankitulle methemoglobinemialle, kun he altistuvat liialliselle nitraattipitoisuudelle vedessä, joka johtuu maatalouden valumasta. Metyleenisinistä annetaan yleensä suonensisäisesti hankitun methemoglobinemian hoitoon, kun taas suun kautta annettavia annoksia annetaan sairauden synnynnäiselle tyypille.
Metyleenisininen toimii myös monoamiinioksidaasin estäjänä (MAOI) ja sitä käytetään masennuksen ja ahdistuksen hoitoon. Vakavia haittavaikutuksia voi esiintyä, jos tätä lääkettä käytetään yhdessä selektiivisten serotoniinin takaisinoton estäjien (SSRI) kanssa. Sitä käytetään myös skitsofrenian ja muiden häiriöiden hoitoon määrättyjen psykoosilääkkeiden valmistuksessa. Tutkimusta sen käytöstä Alzheimerin ja Parkinsonin tautien kanssa jatketaan.
Yhdessä antibioottien kanssa metyleenisinistä annetaan suun kautta virtsatieinfektioiden hoitoon. Sinistä väriainetta käytetään myös virtsarakon ja muiden kudosten ja elinten diagnostisissa ja kirurgisissa toimenpiteissä. Se auttaa lääketieteellisiä toimenpiteitä parantamalla kudoksia ja helpottaa niiden katsomista. Metyleenisinistä käytetään laparoskooppisten, endoskooppisten ja röntgentoimenpiteiden aikana.
Tutkimukset tutkivat edelleen rooleja, joita tämä lääkitys voi olla syövän hoidossa. Sitä käytetään auttamaan imusolmukkeiden kartoittamisessa rintasyöpätapauksissa, ja sitä käytetään tehokkaasti kemoterapia -aineen ifosfamidin aiheuttaman neurotoksisuuden hoitoon. Suorana syövän hoitona metyleenisinisen on osoitettu indusoivan syöpäsolujen apoptoosia. Sen käyttöä valon kanssa tutkitaan myös syövän ja muiden sairauksien hoidossa.
Potilaan virtsan ja ulosteiden värjäytyminen on tämän lääkityksen yleinen sivuvaikutus. Molemmat voivat muuttua sinivihreiksi, mikä lakkaa lääkityksen lopettamisen jälkeen. Muita haittavaikutuksia ovat pahoinvointi, oksentelu ja ripuli. Harvinaisia haittavaikutuksia ovat pyörtyminen, liiallinen väsymys ja epäsäännöllinen syke.