Il meccanismo d'azione del farmaco non è ancora completamente chiarito. È noto che sulle cellule immunitarie esiste uno specifico recettore di membrana per l'imiquimod, probabilmente il toll-like receptor 7 (TLR7), la cui interazione con la molecola determina una complessa risposta da parte del sistema immunitario, che verosimilmente determina l'attivazione dei linfociti T helper di tipo 1 (Th1).