Tác dụng của các thuốc kháng động kinh đã được nghiên cứu trên bệnh nhân bị đau do thần kinh. Đau dây thần kinh tam thoa là một chỉ định điển hình cho phương pháp điều trị này. Thể đau này thường khởi phát sau tuổi 30 và đặc trưng bởi các cơn đau kịch phát ngắn, dữ dội, như dao đâm, lan tỏa theo vùng chi phối của dây thần kinh tam thoa. Không có rối loạn cảm giác khách quan, nhưng có các "vùng kích phát" điển hình và "hành vi né tránh". Đối với các loại đau khác do thần kinh như đau thần kinh thiệt hầu, carbamazepine đã được chứng minh có hiệu quả. Trên thực tế lâm sàng, đáp ứng hoặc không đáp ứng với carbamazepine được xem là một tiêu chuẩn chẩn đoán hỗ trợ cho đau dây thần kinh tam thoa. Nếu không thấy giảm đau đáng kể trong vòng 24-48 giờ sau khi dùng carbamazepine, cần xem xét lại chẩn đoán đau dây thần kinh tam thoa.