Sevofluran dapat mengganggu pelepasan dan pengambilan kembali neurotransmitter di terminal post sinaps dan atau mengubah konduktansi ionik setelah aktivasi reseptor oleh neurotransmitter. Sevofluran mengurangi jangkauan gap junction yang dimediasi oleh taut antar sel dan mengubah aktivitas dari kanal yang menyebabkan potensial aksi.

Mekanisme kerja sevofluran dalam mengurangi konduktansi junctional adalah dengan mengurangi pembukaan kanal gap junction dan meningkatkan waktu penutupan kanal gap junction. Sevofluran juga mengaktivasi kalsium dependen ATPase pada retikulum sarkoplasma dengan meningkatkan fluiditas pada membran lipid. Sevofluran juga mengikat subunit D dari ATP sintase dan NADH dehidrogenase.

Selain itu, sevofluran juga mengikat reseptor GABA, kanal kalium, reseptor glutamate dan reseptor glisin. Hal tersebut mengakibatkan efek anestesia umum, menurunkan kontraktilitas miokardial dan rerata tekanan arteri, serta meningkatkan laju pernapasan.[1,5,9,10]

Farmakokinetik

Aspek farmakokinetik obat sevofluran memiliki profil kelarutan dan koefisien partisi darah ke gas yang rendah.

Absorpsi

Sevofluran cepat diserap ke dalam sirkulasi darah melalui paru-paru. Kadar kelarutan dalam darah rendah, sehingga perlu jumlah minimal yang tetap agar sevofluran dapat larut dalam darah sebelum tekanan parsial alveolar berada dalam keseimbangan dengan tekanan parsial arteri. Agar sevofluran dapat memberikan efek anestesi yang diinginkan, sevofluran dari gas yang dihirup harus melewati aliran darah dalam kapiler paru yang kemudian akan diedarkan ke sistem saraf pusat.

Onset aksi dari sevofluran ditentukan oleh konsentrasi agen anestesi yang terinhalasi, koefisien partisi, ventilasi per menit dari pasien, dan aliran darah paru pasien. Keempat faktor tersebut bertanggung jawab akan kecepatan terjadinya keseimbangan antara gradien konsentrasi sevofluran dengan alveoli, aliran darah paru, dan sistem saraf pusat. Bila disimpulkan, faktor-faktor tersebut bertanggung jawab atas kecepatan dari induksi anestesi.[1,3,4,10]

Distribusi

Distribusi sevofluran pada serum serta perpindahan obat dari serum dan protein jaringan belum diketahui. Agen anestesi volatil berfluorinasi lainnya didapatkan mampu menggantikan obat-obatan dari serum dan protein jaringan secara in vitro. Namun, signifikansi klinis untuk sevofluran masih belum diketahui. Studi klinis tidak menunjukkan adanya efek yang tidak diinginkan ketika sevofluran diberikan pada pasien yang menggunakan obat yang sangat terikat pada protein dan memiliki volume distribusi yang kecil seperti phenytoin.[4,10]

Metabolisme

Metabolisme sevofluran relatif sedikit, hanya 5%  yang dapat dimetabolisme oleh sitokrom P450 CYP2E1 menjadi hexafluoroisopropanol (HFIP) disertai pelepasan dari fluorida anorganik dan CO2. Eliminasi yang cepat dan luas pada paru meminimalkan jumlah yang dimetabolisme. HFIP yang terbentuk akan segera terkonjugasi dengan asam glukuronat dan dihilangkan sebagai metabolit lain.

Konsentrasi fluorida anorganik akan memuncak dalam dua jam setelah akhir anestesi dengan sevofluran dan akan kembali ke konsentrasi awal dalam 48 jam setelah anestesi. Pada sevofluran, tidak ada jalur metabolisme lain yang telah diidentifikasi.[1,3,4,10]

Eliminasi

Ekskresi sevofluran dalam urin adalah dalam bentuk fluorida anorganik. Kelarutan sevofluran dalam darah yang rendah memfasilitasi eliminasi yang cepat dan luas dalam paru sehingga pada studi metabolisme in vivo, hanya sekitar 5% dosis sevofluran yang dapat dimetabolisme. Dosis sevofluran yang muncul dalam urin sebagai fluorida anorganik sebesar 3,5%.

Klirens dari sevofluran dan terminasi dari efek anestesinya bergantung pada faktor yang mempengaruhi pengambilan zat yaitu konsentrasi agen anestesi yang terinhalasi, koefisien partisi, ventilasi per menit dari pasien, dan aliran darah paru pasien.[1,3,4,10]