Enligt nyhetsbyrån AP tog det mer än 15 minuter för mannen att dö, en av de längsta avrättningarna sedan Ohio återinförde dödsstraffet.
Mannen kippade högljutt efter andan samtidigt som han öppnade och stängde munnen upprepade gånger.
Samtidigt bevittnade mannens vuxna barn avrättningen i ett observationsrum intill.
I ett försök att stoppa avrättningen hävdade mannens advokater att han riskerade att drabbas av ett medicinsk fenomen, air hunger, som innebär skräck när man inte får ltillräckligt med luft.
Nytt preparat
Den nya kombinationsgiftet som mannen utsattes för har inte prövats tidigare i staten och är ett resultat av att det är svårt att få tag på gift för avrättningar sedan läkemedelsföretag inte vill sälja preparat för avrättningar.
Försvarsadvokaten Allen Bohnert betecknar mannens död som ”ett misslyckat, plågsamt experiment av delstaten Ohio”.
Mannen dömdes till döden 1989 för att ha våldtagit och knivhuggit en ung, gravid kvinna till döds.