Para actuar precisan concentraciones adecuadas de insulina circulantes y pueden producir hipoglucemia en el individuo no diabético. No está totalmente esclarecido el mecanismo por el cual las sulfonilureas (SU) disminuyen las concentraciones de glucemia, pero parece ser esencialmente idéntico para todos los compuestos del grupo y su efecto sería a un doble nivel:
1. Efecto pancreático, estimulando la liberación de insulina mediante la inhibición de los canales K-ATPasa de la membrana de la célula b pancreática, mediante su unión a un receptor específico para las SU, pero no estimulan la síntesis de insulina.
2. Efecto extrapancreático. A nivel hepático provoca un aumento de la síntesis de glucógeno mediado por la insulina y una disminución de la producción de glucosa (glucogenólisis). Producen un estímulo modesto de la secreción de hormonas gastrointestinales que a su vez ocasionan la liberación inmediata de la insulina preformada y almacenada en los gránulos de la célula b, con lo que se frena, durante la ingesta, la producción hepática de glucosa y así se aminora el empeoramiento de la hiperglucemia posprandial secundaria a la comida. En los tejidos periféricos (muscular y adiposo) favorecen la captación de glucosa a través de vías dependientes de la insulina.
La acción a nivel pancreático predomina en los primeros años del tratamiento y, posteriormente, el efecto fundamental es el ejercido a nivel hepático y tejidos periféricos.