Il remifentanil è considerato un farmaco leggero perché viene metabolizzato rapidamente in una forma inattiva. A differenza degli altri oppioidi sintetici, che sono metabolizzati epaticamente, il remifentanil ha un legame estere che subisce una rapida idrolisi da parte di esterasi tissutali e plasmatiche non specifiche. Quindi il remifentanil non viene accumulato e la sua emivita è di 4 minuti dopo un'infusione di 4 ore. Il metabolita ha 1/4600 di potenza rispetto al ramifentanil.