Il probenecid agisce interferendo con l'OAT (organic anion transporter), un trasportatore localizzato sulla parete delle cellule tubulari renali a contatto con la preurina. Questo trasportatore favorisce il riassorbimento nella cellula tubulare di alcuni anioni, fra cui l'urato (anione dell'acido urico) dalle urine; le sostanze riassorbite, quindi, attraversano un altro trasportatore e ritornano nel plasma. In presenza di probenecid (un acido organico), l'OAT si lega preferenzialmente a esso, invece che all'acido urico, prevenendone il riassorbimento. Dunque, le urine ritengono più acido urico, abbassandone la concentrazione nel plasma. Inoltre, il probenecid inibisce i canali delle pannexine.