แอโทรปีนเมทิลบรอมไนด์ใช้หลักในสถานพยาบาลเป็นยาต้านโคลิเนอร์จิก มักให้เพื่อลดการหลั่งสารคัดหลั่งมากเกินไปในทางเดินหายใจ โดยเฉพาะก่อนผ่าตัดหรือระหว่างดมยาสลบ สารนี้ช่วยป้องกันการหดเกร็งของหลอดลมและรักษาทางเดินหายใจให้สะอาดโดยการยับยั้งการทำงานของอะเซทิลโคลีนที่ตัวรับมัสคารินิก นอกจากนี้ยังใช้รักษาโรคทางเดินอาหารบางชนิด เช่น กลุ่มอาการลำไส้ระคายเคือง โดยการคลายกล้ามเนื้อเรียบและลดการเกร็ง ในจักษุวิทยา ใช้ทาบางครั้งเพื่อขยายรูม่านตาและทำให้กล้ามเนื้อซิเลียรีเป็นอัมพาตชั่วคราวระหว่างตรวจตาหรือทำหัตถการ ความสามารถในการยับยั้งการทำงานของต่อมมากเกินไปและการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าต่อการรักษาและวินิจฉัยในบริบทต่างๆ ในบางกรณี ยังใช้เป็นยาต้านพิษสำหรับอาการพิษจากสารพิษบางชนิดที่ออกฤทธิ์ต่อระบบประสาท