Fenoterolo è una molecola adrenergica, un agonista selettivo dei recettori β2-adrenergici, la cui concentrazione è particolarmente elevata a livello della muscolatura liscia bronchiale. La stimolazione di questi recettori da parte del farmaco attiva la adenilciclasi attraverso la proteina Gs stimolatrice e comporta un incremento dell'AMP ciclico endocellulare. 