อะซาไธโอพรินใช้หลัก ๆ เป็นยาที่กดภูมิคุ้มกันในการปลูกถ่ายอวัยวะเพื่อป้องกันการปฏิเสธอวัยวะที่ปลูกถ่าย เช่น ไต ตับ และหัวใจ โดยยาจะยับยั้งการเพิ่มจำนวนของเซลล์ภูมิคุ้มกัน ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันลดความสามารถในการโจมตีอวัยวะที่ปลูกถ่าย

นอกจากนี้ ยังใช้ในการรักษาโรคภูมิต้านตนเอง สำหรับภาวะเช่น โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ ยาช่วยควบคุมการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่มากเกินไปซึ่งทำให้เกิดการอักเสบและความเสียหายต่อข้อต่อ เช่นเดียวกัน ใช้ในการจัดการโรคแพ้ภูมิตัวเองชนิดระบบ (systemic lupus erythematosus) เพื่อบรรเทาอาการโดยการกดการทำงานผิดปกติของระบบภูมิคุ้มกัน

อะซาไธโอพรินยังมีประสิทธิภาพในการรักษาโรคอักเสบของลำไส้ รวมถึงโรคครอนและลำไส้ใหญ่เป็นแผลอักเสบ (ulcerative colitis) โดยช่วยลดการอักเสบในทางเดินอาหาร นำไปสู่การบรรเทาอาการและคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นสำหรับผู้ป่วย

นอกจากนี้ ยังสั่งจ่ายในบางกรณีของสะเก็ดเงินรุนแรงและตับอักเสบจากภูมิคุ้มกัน โดยช่วยปรับการตอบสนองของภูมิคุ้มกันและลดความก้าวหน้าของโรค

เนื่องจากคุณสมบัติกดภูมิคุ้มกัน ผู้ป่วยที่ใช้อะซาไธโอพรินต้องได้รับการตรวจติดตามอย่างสม่ำเสมอสำหรับผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้น เช่น ความเสี่ยงต่อการติดเชื้อที่เพิ่มขึ้นและการกดการสร้างเม็ดเลือดในไขกระดูก