Una volta entrato nelle cellule, il penciclovir subisce la fosforilazione da parte della chinasi virale con formazione di penciclovir trifosfato. Tale composto ha un'emivita intracellulare di 10 ore nelle cellule infettate da HSV-1, di 20 in quelle infettate da HSV-2 e di 7 in quelle infettate da VZV.