All'interno dell'organismo il farmaco viene apparentemente metabolizzato in modo rapido e completo. Tuttavia la buiotrasformazione di metoxsalene non è ancora completamente chiarita. Una quota viene demetilata a 8-idrossipsoralene (8-HOP). Sia la molecola progenitrice che il metabolita 8-HOP vengono coniugati con acido glucuronico e solfato. Sono stati comunque isolati anche altri metaboliti non ancor identificati.