Beide Formen werden meist synonym verwendet: „vergeblich“ ist ein Adjektiv, „vergebens“ ein Adverb – die vergebliche Liebesmüh, ein vergeblicher Versuch, aber: Die Mannschaft hatte vergebens versucht, den Punktabzug zu verhindern. Adverbien beziehungsweise Umstandswörter können im Gegensatz zu Adjektiven nicht gebeugt werden.