Carbocisteina è caratterizzata da una spiccata azione mucolitica e fluidificante che si esercita sulle secrezioni mucose. Infatti le fibrille mucopolisaccaridiche del muco vengono lisate dal farmaco che determina anche un riequilibrio tra sialomucine e fucomucine. La carbocisteina modifica le proprietà viscoelastiche del muco bronchiale determinate dalle glicoproteine (fucomucine, sialomucine e sulfomucine) grazie ad un arricchimento di sialomucine con diminuzione delle fucomucine e questo attraverso la stimolazione dell'attività dell'enzima sialiltransferasi. La carbocisteina perciò attraverso la modifica della reologia del muco determina una significativa riduzione della sua viscosità incrementandone il trasporto mucociliare. Carbocisteina stimola la secrezione di ioni cloro nell'epitelio delle vie aeree. Questo fenomeno si associa al trasporto di acqua e conseguentemente comporta una migliore fluidificazione del muco.