Sebbene la fisiologia del sistema riproduttivo sia complessa, si ipotizza che l'azione degli estrogeni esogeni ambientali avvenga mediante due possibili meccanismi. Gli xenoestrogeni possono alterare temporaneamente o permanentemente i cicli di retroazione (feedback) nel cervello, nell'ipofisi, nelle gonadi, nella tiroide, imitando gli effetti degli estrogeni; possono farlo stimolando i loro recettori specifici o legandosi ai recettori ormonali, bloccando l'azione degli ormoni naturali. Così è verosimile che gli estrogeni ambientali possano accelerare lo sviluppo sessuale se presenti in una concentrazione sufficiente o tramite un'esposizione cronica. La somiglianza tra la struttura degli estrogeni esogeni e degli estrogeni ha mutato l'equilibrio ormonale all'interno del corpo e portato a vari problemi riproduttivi nelle femmine. Questo meccanismo d'azione è proprio di quei composti esogeni che imitano gli estrogeni e provocano quindi determinate azioni negli organi bersaglio.