В лечебных целях используют цветочные бутоны (лат. Flores Caryophylli) и плоды. Бутоны и плоды гвоздики включены в Британскую травяную фармакопею (БТФ).
Проверялось глистогонное действие лекарственного настоя, приготовленного из цветков растения. Опыты показали, что вещества, содержащиеся в настое, парализуют или же убивают аскариды свиней. Отмечена высокая эффективность глистогонного действия экстракта цветков в арахисовом масле в дозах 1 г, 0,5 г и 0,1 г/кг при введении в желудок собакам при аскаридозе. Эфирное масло растения и эвгенол, входящий в его состав, оказывает бактериостатическое действие на туберкулёзную палочку в концентрации 1:8000. Спиртовая настойка цветков растения in vitro оказывает батктериостатическое действие на дифтерийную палочку, возбудителя сибирской язвы, золотистый и белый стафилококк, бациллы паратифа А и Б, дизентирийные бактерии типа Шиги, Флекснера, бациллы холеры и чумы, а также вируса гриппа. Сильное фунгицидное действие оказывают препараты растения на виды грибков, вызывающих заболевание кожи, однако раздражающего действия на кожный покров они не оказывают.
Эфирное масло гвоздики и эвгенол применяют в зубоврачебной практике как антисептическое средство.
В европейской и азиатской медицине применяется как стимулирующее и ветрогонное.