Gli effetti allucinogeni della ketamina sono stati scoperti attraverso il suo uso per l'anestesia e attraverso la sua fuoriuscita in strada e la diffusione del suo uso ricreativo e delle conseguenti dipendenze. Una revisione dei rapporti di medici e ricercatori mostra che in circa il 40% dei pazienti, pochi minuti dopo la somministrazione della sostanza per via endovenosa o intramuscolare, si verificano allucinazioni visive e uditive, agitazione e comportamento schizofrenomimetico irrazionale, che di solito si dissipano dopo circa 45-60 minuti.
Lo stato psichedelico dissociativo che induce la ketamina è stato studiato a fondo e in profondità negli esperimenti condotti dallo psichiatra, neuroscienziato e psiconauta americano Prof. John Lilly. Lilly riferì sistematicamente sugli effetti soggettivi derivati dalle relazioni dose-risposta (dettagliate nel suo libro Ketamine Dreams and Realities) da esperimenti che condusse su se stesso, di solito all'interno di una camera di galleggiamento isolata. I resoconti iniziali di Lily hanno contribuito notevolmente alla comprensione dei drammatici cambiamenti nella coscienza e nella percezione indotti dalla ketamina.