Metilensko modro, ki se pogosto uporablja za izboljšanje vzorcev tkiva, gledanih pod mikroskopom, ima tudi široko paleto uporabe v medicini. Poleg odmiranja tkiva med diagnostičnimi in kirurškimi posegi ta snov deluje tudi kot protistrup za zastrupitev s cianidom. Uporablja se za zdravljenje methemoglobinemije, stanja, za katerega je značilna nezmožnost krvi za učinkovito prenašanje kisika. Kot zdravilo se lahko metilensko modro jemlje peroralno ali intravensko. Njegova potencialna vloga pri zdravljenju malarije, Alzheimerjeve bolezni in raka je stalno področje raziskav.
Zastrupitev s kalijevim cianidom in ogljikovim monoksidom sta bila zdravljena z uporabo metilen modrega kot protistrupa. Prvič je bil uporabljen za zastrupitev s cianidom v tridesetih letih prejšnjega stoletja in je bil uporabljen sredi 1930. stoletja za zdravljenje izpostavljenosti ogljikovemu monoksidu. Hiperbarični kisik, ki se še vedno uporablja za preprečevanje zastrupitve s cianidom, ga je nadomestil kot prednostna metoda zdravljenja izpostavljenosti ogljikovemu monoksidu. Druga zgodovinska uporaba zdravila je za zdravljenje malarije; zaradi stroškovne učinkovitosti se ponovno pojavlja zanimanje za uporabo v ta namen.
Methemoglobinemija je presežek methemoglobina v krvi. Za razliko od hemoglobina, methemoglobin ne more prenašati vitalnega kisika v celice in tkiva telesa, kar povzroča značilno bledo ali modrikasto kožo, povezano s to motnjo. To stanje je lahko prirojeno ali povzročeno z izpostavljenostjo nekaterim kemikalijam. Dojenčki so še posebej dovzetni za pridobljeno methemoglobinemijo, če so izpostavljeni prevelikim ravnem nitratov v vodi, ki jih povzroča kmetijski odtok. Metilensko modro se običajno daje intravensko za zdravljenje pridobljene methemoglobinemije, medtem ko se peroralni odmerki dajejo za prirojeno vrsto bolezni.
Metilensko modro deluje tudi kot zaviralec monoaminooksidaze (MAOI) in se uporablja pri zdravljenju depresije in anksioznosti. Resni neželeni učinki se lahko pojavijo, če se to zdravilo uporablja s selektivnimi zaviralci ponovnega privzema serotonina (SSRI). Uporablja se tudi pri izdelavi antipsihotičnih zdravil, predpisanih za zdravljenje shizofrenije in drugih motenj. Raziskave o njegovi uporabi pri Alzheimerjevi in Parkinsonovi bolezni se nadaljujejo.
V povezavi z antibiotiki se metilensko modro daje peroralno za zdravljenje okužb sečil. Modra barva se uporablja tudi pri diagnostičnih in kirurških posegih na mehurju in drugih tkivih in organih. Pomaga pri medicinskih postopkih, tako da izboljša tkiva in jih olajša pregled. Metilensko modro se uporablja pri laparoskopskih, endoskopskih in rentgenskih posegih.
Študije nadaljujejo raziskovanje vloge tega zdravila pri zdravljenju raka. Uporablja se za pomoč pri kartiranjem bezgavk v primerih raka dojke in se učinkovito uporablja za zdravljenje nevrotoksičnosti, ki jo povzroča kemoterapevtsko sredstvo ifosfamid. Kot neposredno zdravljenje raka se je pokazalo, da metilensko modro povzroča apoptozo rakavih celic. Njegova uporaba v povezavi s svetlobo se preučuje tudi za zdravljenje raka in drugih bolezni.
Razbarvanje bolnikovega urina in blata je pogost stranski učinek tega zdravila. Oba se lahko obarvata v modro-zeleno barvo, ki preneha po prenehanju jemanja zdravila. Drugi neželeni učinki vključujejo slabost, bruhanje in drisko. Redki neželeni učinki vključujejo omedlevico, prekomerno utrujenost in nepravilen srčni utrip.