Ketamiinin hallusinogeeniset vaikutukset havaittiin sen käytön anestesiassa ja sen vuotamisen kautta kadulle sekä sen virkistyskäytön ja siitä seuranneen riippuvuuksien leviämisestä. Lääkäreiden ja tutkijoiden raporttien tarkastelu osoittaa, että noin 40 %:lla potilaista esiintyy muutaman minuutin kuluttua aineen suonensisäisen tai lihaksensisäisen annon jälkeen näkö- ja kuulohalusinaatioita, kiihtyneisyyttä ja irrationaalista skitsofrenomimeettistä käyttäytymistä, jotka yleensä häviävät noin 45–60 minuutin kuluttua.
Ketamiinin aiheuttamaa dissosiatiivista psykedeelistä tilaa on tutkittu perusteellisesti ja syvällisesti amerikkalaisen psykiatrin, neurotieteilijän ja psykanautti prof. John Lillyn suorittamissa kokeissa. Lilly raportoi systemaattisesti subjektiivisista vaikutuksista, jotka johtuivat annos-vaste-suhteista (yksityiskohtaisesti kirjassaan Ketamine Dreams and Realities) kokeilla, joita hän suoritti itsellään, yleensä ollessaan eristetyssä kelluntakammiossa. Lilyn alustavat kertomukset auttoivat suuresti ymmärtämään ketamiinin aiheuttamia dramaattisia tietoisuuden ja havainnon muutoksia.
