โพรทิโอนาไมด์ใช้หลักในการรักษาวัณโรค โดยเฉพาะกรณีที่เชื้อดื้อยาแผนแรก เช่น ไอโซไนอาซิดและไรแฟมพิซิน มักรวมในยาร่วมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดความเสี่ยงดื้อยาเพิ่มเติม ยานี้ยับยั้งการสังเคราะห์กรดไมโคไลก์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของผนังเซลล์แบคทีเรีย ทำให้หยุดการเจริญเติบโตของ Mycobacterium tuberculosis นอกจากนี้ ยังใช้ในการจัดการโรคเรื้อน โดยเฉพาะในแผนยาหลายตัว เพื่อกำจัดเชื้อ Mycobacterium leprae การใช้ต้องเฝ้าระวังอย่างใกล้ชิดเนื่องจากผลข้างเคียง เช่น อาการทางเดินอาหารรบกวนและพิษต่อตับ แต่ยังคงเป็นตัวเลือกมีค่าต่อการต่อสู้กับการติดเชื้อเหล่านี้