Nateglinide agisce chiudendo i canali ATP potassio-dipendenti della membrana cellulare delle cellule β pancreatiche. Questo comporta una depolarizzazione delle cellule beta alla quale consegue l'apertura dei canali del calcio. Il flusso intracellulare di calcio stimola la secrezione di insulina da parte delle cellule β pancreatiche, e stimola in particolare la fase rapida della secrezione insulinica.