Il diminuito apporto di colesterolo al fegato causa la sovraregolazione dei recettori LDL sulla superficie delle cellule epatiche e un aumento della captazione delle LDL nelle cellule, diminuendo così i livelli plasmatici di LDL. A livello epatico, poiché NPC1L1 riassorbe il colesterolo dalla bile negli epatociti, la sua inibizione da parte di ezetimibe blocca il riciclo del colesterolo biliare negli epatociti e ne favorisce l'eliminazione con la bile e poi (per l'azione di ezetimibe a livello intestinale) con le feci. 