Il preciso meccanismo d'azione del farmaco è tuttora sconosciuto. Come altri macrolidi, spiramicina si lega alla subunità 50S dei ribosomi procariotici e altera la sintesi proteica. Poiché il sito di legame è correlato al centro peptidil-transferasico del ribosoma è stata formulata l'ipotesi che il farmaco sia in grado di bloccare l'allungamento del polipeptide.