L'uso dei salicilati è stato introdotto prima che fosse noto il loro meccanismo d'azione; ciò ha favorito, nel tempo, la formazione di diverse teorie per spiegarne i molteplici effetti. Ad oggi è comunemente accettato come principale meccanismo responsabile dell'attività l'inibizione delle ciclossigenasi, responsabili della biosintesi di prostaglandine. A tal proposito va sottolineato un meccanismo diverso per quanto riguarda l'acido acetilsalicilico rispetto agli altri salicilati: l'aspirina, infatti, inibisce le ciclossigenasi mediante un legame covalente mentre gli altri salicilati instaurano più comuni interazioni deboli. In particolare l'AAS acetila i residui di serina (Ser-530 nella COX-1 e Ser-516 nella COX-2). L'AAS, inoltre, mostra una lieve selettività COX-1 in quanto è 10/100 volte più potente verso questo enzima rispetto alla ciclossigenasi-2 (COX-2). Questo in quanto rispetto alla COX-1 l'AAS inibisce sia la formazione dell'endoperossido (procursore di prostaglandine, prostacicline e trombossani) sia la perossidazione sul carbonio 15 dell'acido arachidonico, mentre verso la COX-2 agisce solo con il primo meccanismo d'azione (ma non inibisce la perossidazione in C-15).