Bei der intrathekalen Applikation werden die Medikamente durch einen Katheter direkt in die Rückenmarksflüssigkeit geleitet.
Als Medikamentenreservoir dient eine Medikamentenpumpe, welche unter die Haut implantiert wird.
Zur Anwendung kommen vor allem starke Schmerzmittel, meist Morphin, sowie Medikamente gegen Spastik wie Baclofen. Diese Methode hat ihre Berechtigung bei Patienten mit schmerzhafter Spastik, wie z.B. Para- und Tetraplegikern. Morphin sollte wegen der Gefahr von Nebenwirkungen nur bei Tumorpatienten mit therapieresistenten Schmerzen eingesetzt werden.
Zu erwähnen ist die Gefahr einer Infektion beim Nachfüllen der Pumpe, was zur Hirnhautentzündung führen kann. Wird die Pumpe nicht rechtzeitig nachgefüllt, kann eine möglicherweise lebensbedrohliche Opiat-Entzugssymptomatik auftreten. Die begrenzte Lebensdauer der Batterie macht alle paar Jahre einen Wechsel der Pumpe notwendig.