La diritromicina inibisce la crescita batterica interferendo con il processo di sintesi proteica. La molecola lega la subunità 50S del ribosoma batterico 70S inibendo la traslocazione dei peptidi. Il farmaco presenta una affinità per la subunità 50S oltre 10 volte maggiore rispetto all'eritromicina ed è inoltre in grado di legarsi simultaneamente a due domini di RNA 23S della subunità ribosomiale 50S, a differenza dei macrolidi precedentemente sviluppati che invece erano in grado di legarsi ad uno solo dei domini.