Le IMAO bloccano l'attività degli enzimi monoaminossidasi, gli enzimi mitocondriali che catalizzano la reazione di deaminazione ossidativa delle amine endogene ed esogene. Esistono due isoforme di monoaminossidasi: le MAO-A che degradano preferenzialmente serotonina, melatonina, noradrenalina, adrenalina, dopamina e triptamine; le MAO-B che degradano invece dopamina, triptamine e feniletilamina. Entrambe le isoforme sono presenti nel sistema nervoso centrale dove sono tra i principali responsabili della degradazione dei neurotrasmettitori monoaminici, tuttavia le MAO-A sono estensivamente espresse anche nel fegato (dove degradano le monoamine assunte con la dieta come ad esempio la tiramina), nel tratto gastrointestinale, nella placenta e nell'endotelio vascolare polmonare, mentre le MAO-B si ritrovano soprattutto nelle piastrine.