L'ossibutinina esercita sulla muscolatura liscia un'attività di tipo antispastico diretta ed un'azione antimuscarinica. Studi sperimentali eseguiti sul muscolo pubo-vescicale di coniglio hanno messo in evidenza che l'ossibutinina presenta un quinto dell'attività anticolinergica dell'atropina ma nel contempo ha un'attività antispastica da quattro a dieci volte maggiore, se paragonata a quella esercitata dall'atropina. Il farmaco è privo di effetti antinicotinici, cioè non determina blocco a livello delle placche neuromuscolari o dei gangli del sistema nervoso autonomo.