Son mécanisme d'action est via des effets multiples, incluant des actions comme inhibiteur non sélectif du recaptage de la sérotonine et un agoniste du récepteur sigma-1 et l'action de son principal métabolite, le dextrorphan, comme antagoniste des récepteurs NMDA, produisant des effets semblables à ceux des substances contrôlées kétamine et phencyclidine -LRB- PCP -RRB-, ainsi que le métabolite actif 3-méthoxymorphinan qui produit des effets anesthésiques chez les rats ayant une activité au-dessus du dextrorphan mais en dessous du dextrométhorphan lui-même.
Son mécanisme d'action -LRB- comment il fonctionne -RRB- est un antagoniste des récepteurs NMDA -LRB- bloque un produit chimique dans le cerveau -RRB-, produisant des effets similaires à ceux des substances contrôlées kétamine et phencyclidine -LRB- PCP -RRB-.