Mimo lékařské použití je fentanyl často vyráběn nelegálně a prodáván na černém trhu. Tento nelegální fentanyl je často míchán s jinými drogami, jako je heroin nebo kokain, což výrazně zvyšuje riziko předávkování a úmrtí. Nelegální formy fentanylu mohou být také prodávány jako falešné pilulky, které napodobují jiné opioidy, což přispívá k nechtěným předávkováním.
Fentanyl je klíčovým faktorem v opioidní krizi v mnoha zemích, včetně Spojených států. Podle amerického Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) počet úmrtí souvisejících s fentanylem dramaticky vzrostl v posledních letech. V roce 2020 bylo v USA zaznamenáno přes 56 000 úmrtí v důsledku předávkování syntetickými opioidy, zejména fentanylem.
Fentanyl funguje tak, že se váže na opioidní receptory v mozku, což vede k úlevě od bolesti, euforii a uvolnění. Nicméně, při předávkování může způsobit extrémní deprese dýchacího centra v mozku, což vede k hypoxii (nedostatek kyslíku) a potenciálně k smrti .