В народной медицине отвар корней применяется при различных нервных расстройствах, его назначают при повышенной нервной возбудимости, бессоннице, различных судорогах, эпилепсии, при кожных заболеваниях и, в частности, при нейродермитах, как успокаивающее зуд средство при экземах и псориазе, сочетая обычно прием препарата внутрь с наружным применением в виде ванн, аппликаций, обтираний.
Корень чертополоха применяется также при испуге, заикании, ночном недержании мочи у детей.
Часто прием отвара из корней чертополоха сочетают с препаратами из цветущих надземных частей и листьев, назначая их поочередно, курсами по 4-5 дней, вначале из корней, затем (также в течение 4-5 дней) - из надземных частей.