La fenilefrina assunta per via orale è ampiamente metabolizzata dalla monoammina ossidasi, un enzima presente nello matrice extracellulare di tutto il corpo. Rispetto alla pseudoefedrina assunta per via endovenosa, la fenilefrina possiede una biodisponibilità ridotta e variabile: in genere non supera il 38%. La fenilefrina è un farmaco simpaticomimetico, il che significa che imita le azioni dell'epinefrina (comunemente nota come adrenalina). La fenilefrina si lega selettivamente ai recettori α1-adrenergici, che causano il restringimento dei vasi sanguigni. Mentre la pseudoefedrina causa sia vasocostrizione che aumento della clearance mucociliare attraverso la sua attività adrenergica non specifica, l'agonismo α-adrenergico selettivo della fenilefrina causa la sola vasocostrizione.