Durch die Kombination der beiden Wirkstoffe wird die Folsäuresynthese in der Bakterienzelle gleich an zwei Stellen gehemmt. Die Kombination wirkt daher gegenüber den Einzelkomponenten effektiver und bakterizid statt bakteriostatisch. Auch nimmt das Spektrum der empfindlichen Erreger zu, während die Resistenzbildung vermindert wird. Besonderer Vorteil der Kombination: Es wird für den gewünschten Effekt eine deutlich geringere Wirkstoffdosis benötigt aufgrund eines Synergieeffektes der beiden kombinierten Stoffe, womit auch die Gefahr von Nebenwirkungen sinkt.
Analog zum Wirkmechanismus in Bakterien greift die Kombination auch Kokzidien an und verhindert im Endeffekt die Entwicklung der sogenannten Schizontenkerne (Schizont = Entwicklungsstadium bei Protozoen). Die maximale Wirkung wird zwar erst in der zweiten Schizontengeneration erreicht, die Schizonten aus der ersten Generation genügen jedoch lediglich für den Aufbau einer Immunität, nicht aber für einen Krankheitsausbruch.
Trimethoprim weist zudem einen so genannten postantibiotischen Effekt auf. Es hemmt das Bakterienwachstum also auch noch für einige Minuten oder Stunden, wenn es in seiner Konzentration nicht mehr nachweisbar ist.

Beide Komponenten werden nach oraler Gabe oder subkutaner Injektion gut resorbiert. Im Blut binden sich beide Wirkstoffe teilweise an Plasmaeiweiß.
Sulfadoxin verteilt sich im gesamten Körper und können auch ins Liquor übertreten. Sie sind in allen Organen und Geweben nachweisbar – allterdings in unterschiedlichen Konzentrationen. Die Konzentration im Plasma ist als in Organen und Geweben. Besonders niedrige Konzentrationen lassen sich in Muskeln und Gehirn feststellen, besonders hohe in der Niere.
Bei Trimetoprim ist die Konzentation in Geweben höher als im Plasma. Im Knochen verteilt es sich in der Spogiosa besser als im Knochenmark und in der Knochenrinde.

Die Umwandlung der Wirkstoffe in ihre aktive Form findet in der Leber statt. Ausgeschieden werden nicht verstoffwechselte Anteile und Stoffwechselprodukte hauptsächlich über die Niere. Geringe Mengen des Sulfadoxins werden außerdem mit Tränenflüssigkeit, Galle, Milch, Schweiß und Kot ausgeschieden. Trimetoprim wird außerdem über den Kot ausgeschieden.