Stosuje się jej niewielkie, dokładnie określone dla danego pacjenta ilości, dzięki czemu zabieg jest w pełni bezpieczny.
Stosuje się ją przede wszystkim w stanach chorobowych, które charakteryzują się nadmiernym, nieprawidłowym napięciem mięśniowym, na przykład w: kurczu powiek połowiczym kurczu twarzy zezie schorzeniach związanych z tikami nerwowymi kręczu karku stopie końsko-szpotawej achalazji przełyku nadmiernej potliwości (toksyna botulinowa hamuje wytwarzanie potu w gruczołach potowych) nadmiernej spastyczności (napięciu mięśni) np. u dzieci z porażeniem mózgowym. ciężkich przypadków migreny.
U dzieci poniżej 12. roku życia zabieg stosuje się przy porażeniach nerwowych. Jest to zastosowanie pozarejestracyjne.
Oprócz tego znajduje także zastosowanie w medycynie estetycznej jako środek przeciwzmarszczkowy, efektywny w niwelowaniu zmarszczek mimicznych. Preparat toksyny botulinowej dostępny w tych zastosowaniach znany jest pod nazwą Botox. Podaje się go iniekcyjnie, podskórnie w pożądanym miejscu. Toksyna botulinowa znalazła zastosowanie nie tylko w zabiegach medycyny estetycznej, ale również w leczeniu ciężkich przypadków migreny. Botulina jest wówczas podawana w okolice zakończeń czuciowych głowy.