Diclofenac 的主要作用机制被认为是通过抑制环氧合酶（COX）来抑制前列腺素的合成，从而发挥其抗炎、解热和镇痛的作用。它还通过抑制细菌DNA的合成显示出抗菌静止活性。通过抑制COX，还会减少胃上皮中的前列腺素，使得胃更容易受到胃酸的腐蚀，这也是Diclofenac的主要副作用。Diclofenac对COX2-同工酶（大约10倍）具有低至中等的选择性抑制作用，因而相比于Indomethacin和Aspirin，据说其引起的胃肠不适的发生率较低。