Solifenacina agisce come antagonista competitivo sui recettori colinergici. La vescica è innervata da fibre nervose del sistema parasimpatico che rilasciano acetilcolina. Il neurotrasmettitore legandosi ai recettori muscarinici, in particolare al sottotipo M3, determina la contrazione della fibre muscolari lisce del muscolo detrusore. Prevenendo il legame dell'acetilcolina a questi recettori M3, la solifenacina riduce il tono della muscolatura liscia della vescica, permettendo al viscere di contenere maggiori volumi di urina, riducendo il numero delle minzioni, e gli episodi di urgenza e incontinenza. Grazie alla lunga emivita di eliminazione, una singola dose giornaliera può offrire un controllo del tono della muscolatura liscia della vescica urinaria per 24 ore.