硝酸酯類藥物（如硝酸甘油、硝酸異山梨醇酯、單硝酸異山梨醇酯等）是臨床常用的抗心絞痛藥物，臨床上主要用於緩解和預防心絞痛發作。此類藥物只用於確診冠心病且有心絞痛症狀者。一些患者無任何臨床症狀，但心電圖顯示T波低平或倒置，就應用硝酸酯類藥物治療，這是不正確的。有些患者雖然確診了冠心病，但並無心絞痛症狀，一般也不應予以硝酸酯類藥物治療。
硝酸酯類藥物通過增加一氧化氮釋放、擴張冠狀動脈、擴張靜脈降低心臟後負荷，從而改善心肌組織氧的供需平衡並發揮抗心絞痛作用。根據其作用時間，一般分為短效與長效兩類：
1.短效硝酸酯類藥物：常用於緩解急性心絞痛發作。舌下含服硝酸甘油是緩解勞力性心絞痛發作的標準化初始治療。患者心絞痛發作時，應囑患者取坐位（站位易致暈厥，臥位可因回心血量增加而加重心臟負荷）並舌下含服硝酸甘油0.3-0.6 mg。若症狀不緩解，5分鐘後可再次重複。15分鐘內最大劑量為1.2 mg。硝酸甘油噴劑起效更為迅速。當預測心絞痛可能發生時，如餐後運動、情緒波動、性活動或處於寒冷環境中時，可以預防性應用硝酸甘油。舌下含服硝酸異山梨酯的作用更為持久，其預防心絞痛的效果可覆蓋1小時。由於雙硝酸酯需要在肝臟內轉化為單硝酸酯，故舌下含服硝酸異山梨酯的起效時間（3-4分鐘）慢於硝酸甘油。但口服該藥後其作用時間可持續數小時，能夠在較長的時段內發揮預防心絞痛發作的作用。
2.長效硝酸酯類藥物：是預防心絞痛發作的常用藥物。長期規律性服用此類藥物可致耐藥性，從而失去預防心絞痛發作的作用。因而在使用此類藥物時應採用偏心給藥方法，在心絞痛發作可能性較大的時間段用藥，其他時間段內不用藥，保證每24小時內具有8-10小時的「空白期」或無藥期。當患者產生耐藥性時，增加藥物劑量可使其恢復療效。長期應用硝酸甘油貼劑也可產生耐藥性，故其藥物療效也不能覆蓋24小時。由於相關研究證據不足，對於無勞力型心絞痛的患者是否應長期應用長效硝酸酯類藥物尚存爭議。
頭痛與低血壓是此類藥物的常見不良反應。由於少數患者用藥後頭痛症狀嚴重，可能影響其治療依從性。為保證患者能夠堅持治療，對於頭痛症狀明顯者可減少用藥劑量。隨著治療時間的延長，患者頭痛症狀可以逐漸減輕乃至消失。頭痛嚴重者可同時服用阿司匹林，後者能有效預防或緩解頭痛症狀。
同時應用鈣通道阻滯劑可能增強硝酸酯類藥物的血管擴張作用，增加低血壓的風險，故初始用藥時需注意監測血壓。與選擇性磷酸二酯酶5抑制劑（如治療陽痿或肺動脈高壓的西地那非等）同時服用時可能導致嚴重低血壓，故應避免。