In particolare la fenitoina lega i canali del sodio nello "stato inattivo", ovvero aumentando il periodo refrattario e quindi diminuendo la frequenza di scarica. Si tratta dello stesso meccanismo degli antiaritmici di classe Ib come la lidocaina, che a differenza della fenitoina non può essere somministrata per os, sia a causa dell'elevato metabolismo di primo passaggio epatico, sia a causa della non liposolubilità che ne impedisce l'azione a livello dei neuroni del sistema nervoso centrale.