Os agentes altamente lipossolúveis, como o propranolol, atravessam facilmente a barreira hematoencefálica e apresentam altas concentrações no tecido cerebral. Isso pode contribuir para as manifestações mais graves do SNC em depressão mental, convulsões e coma. No entanto, em overdoses maciças, todos os ß-bloqueadores podem ser severamente cardiodepressivos.
Embora as medicações ß1 seletivas tenham menor risco de efeitos indesejados ß2 como o broncoespasmo, a seletividade é muitas vezes perdida após grandes doses. Alguns ß-bloqueadores, como o labetalol e o carvedilol, também são antagonistas dos receptores a1-adrenérgicos, o que pode resultar em hipotensão exagerada durante o uso terapêutico. O sotalol é único entre os ß-bloqueadores na sua capacidade de bloquear os canais de potássio importantes para a repolarização, assim como outros fármacos antiarrítmicos de classe III.
Os ß-bloqueadores também alteram o metabolismo hepático, o músculo esquelético e o tecido adiposo. Em condições normais, o coração usa ácidos graxos livres como fonte de energia primária, mas, em tempos de estresse, ele usa os carboidratos para manter o metabolismo. A inibição da glicogenólise e da gliconeogênese reduz a disponibilidade de carboidratos por meio de ativação metabólica. Embora a hipoglicemia possa ocorrer como consequência da toxicidade do ß-bloqueador, ela é muito incomum, sendo a hiperglicemia até mais frequente.
As características farmacocinéticas como formulação de fármaco (liberação regular ou prolongada), taxa de absorção de fármaco, ligação de proteínas, lipossolubilidade, eliminação pelo metabolismo hepático e volume de distribuição. Essas propriedades determinam o início dos sintomas, a duração dos sintomas, a toxicidade dos órgãos-alvo e as possíveis modalidades de tratamento. A maioria dos ß-bloqueadores tem meia-vida de 2 a 8 horas; entretanto, em pacientes em uso de medicamentos com liberação prolongada, os efeitos adversos serão retardados e prolongados.
O momento do aparecimento dos sintomas depende da formulação, mas a maioria dos pacientes desenvolve sintomas até 2 horas da ingestão. A experiência é limitada quanto ao aparecimento de sintomas com intoxicação após a ingestão de formulações de ß-bloqueadores de liberação prolongada; entretanto, em comparação com outros medicamentos cardíacos de liberação prolongada, acredita-se que os sintomas sejam adiados por >6 horas após a ingestão.
Os medicamentos que alteram a função intestinal, como opioides e anticolinérgicos, podem afetar a absorção de ß-bloqueadores. A exceção ao aparecimento de sintomas em 6 horas é o sotalol, tendo sido descrito início dos sintomas até 24 horas após a ingestão.