La molecola si distribuisce ampiamente nei fluidi e tessuti biologici, come dimostrato dall'ampio volume apparente di distribuzione (5,07 ± 0,95 l/kg). Il legame di grepafloxacina alle proteine plasmatiche umane è abbastanza basso (circa il 50%). L'antibiotico viene eliminato principalmente attraverso il metabolismo epatico e l'escrezione biliare. Solo una minima parte del chinolone (meno del 10% di una dose orale) viene eliminata immodificata nelle urine. La clearance orale della grepafloxacina risulta ridotta in soggetti con insufficienza epatica, pertanto il chinolone è controindicato per l'uso in questa popolazione di pazienti.