Il composto esercita la sua attività diuretica tramite l'inibizione del simporto (cotrasportatore) Na+-Cl- a livello del tubulo contorto distale, competendo per il sito di trasporto del cloro. Il cotrasportatore Na+-Cl− svolge la funzione di facilitatore del riassorbimento di sodio dal tubulo distale in direzione dell'interstizio. Idroclorotiazide, riducendo il riassorbimento di sodio, determina un aumento di volume di fluidi che viene perso con le urine (ovvero una maggiore escrezione di sodio ed acqua), il che comporta una riduzione del volume extracellulare così come una contrazione del volume plasmatico.