硝酸甘油仍是当今使用的最有效的抗缺血药之一，但在硝酸甘油长期的使用当中，由于耐受性的产生，硝酸甘油的血液动力学效应和抗缺血效应迅速减弱，使其长期效应有限。目前认为，有几种机制可以解释这种现象。血管壁外的机制（所谓假耐药性）包括神经体液的对抗调节机制和血管内容积的膨胀。耐受性也可能是由于血管平滑肌不能将硝酸甘油转化成（所谓“真正的血管耐受性”）。

        在硝酸甘油的长期治疗中，这两种机制在抗心绞痛效应的丧失过程中起了多大程度的作用，还在一直争论。硝酸甘油造成的血压下降引起的压力反射导致了各种神经体液调节。这些调节包括儿茶酚胺水平的声高和释放速度的提高，以及血浆加压素、血浆肾素活性和醛固酮水平的升高。这些改变不是硝酸甘油所特有的，用其他血管扩张剂治疗也可出现。神经体液刺激的程度依赖于所选的硝酸甘油的浓度 。

        经皮和静脉内的硝酸甘油治疗伴有大量液体从血管外间隙转移到血管内。Dupuis 等观察到在连续静脉内硝酸甘油治疗24小时内，血管内容积上升一升多。

        真正的血管耐受性是由于血管组织不能对硝酸甘油反应。耐受性机制有四个假说，即：1、靶酶鸟苷环化酶的失敏状态。2、磷酸二脂酶活性增强，导致cGMP分解加快。3、细胞内巯基耗竭。4、硝酸甘油生物转化障碍。

      实验证据支持这些假说。特别是在未受损的器官和培养细胞里均已证明硝酸甘油生物转化丧失，这可能涉及一种或多种酶活性降低。耐受性可能由于血管内巯基耗竭观点最近受到挑战，因为耐受硝酸甘油的组织内巯基并未减少，而补充巯基在耐药和非耐药状态下均可增加硝酸甘油的反应性。

        在长期治疗中避免硝酸甘油耐受性的唯一方法目前仍是使用无药的间歇期。