Хлорамфениколът е антибиотик, полезен за лечение на редица бактериални инфекции. Това включва менингит, чума, холера, и коремен тиф. Използването му се препоръчва само когато не могат да се използват по-безопасни антибиотици. По време на лечението се препоръчва проследяване на кръвните нива на лекарството и нивата на кръвните клетки на всеки два дни. Предлага се интравенозно, през устата, и като мехлем за очи.
Първоначалната индикация за хлорамфеникол беше при лечението на коремен тиф, но вече почти универсалното присъствие на множествена лекарствено-резистентна Salmonella typhi означава, че тя рядко се използва за това показание, освен когато е известно, че организмът е чувствителен. Хлорамфениколът може да се използва като средство от втора линия при лечението на тетрациклин-резистентна холера.
Хлорамфениколът е активен срещу трите основни бактериални причинителя на менингит: Neisseria менингит, Streptococcus pneumoniae, и Haemophilus influenzae. На Запад, хлорамфениколът остава лекарството на избор при лечението на менингит при пациенти с тежка алергия към пеницилин или цефалоспорини и на общопрактикуващите лекари се препоръчва да носят интравенозен хлорамфеникол в чантата си. В страни с ниски доходи, СЗО препоръчва мазен хлорамфеникол като първа линия за лечение на менингит.
Въпреки че употребата му във ветеринарната медицина е силно ограничена, хлорамфениколът все още има някои важни ветеринарни приложения. Понастоящем се счита за най-полезното лечение на хламидиална болест при коалите. Фармакокинетиката на хлорамфеникола е изследвана при коали.