Il naloxone è un composto lipofilo che agisce come antagonista non selettivo e competitivo del recettore degli oppioidi. L'isomero farmacologicamente attivo del naloxone è il (-)-naloxone. L'affinità di legame è massima per il recettore μ-oppioide, poi per il recettore δ-oppioide e più bassa per il recettore κ-oppioide; il naloxone ha un'affinità trascurabile per il recettore della nocicetina.