Ha struttura chimica simile ai neurotrasmettitori endogeni serotonina e dimetiltriptammina, appartenendo alla classe delle triptammine. Quando ingerita, viene rapidamente defosforilata in psilocina. La psilocibina, pur possedendo attività farmacologica intrinseca, può perciò essere considerata un precursore della psilocina.