Селективно стимулирует мю-опиоидные рецепторы. Анальгетический эффект характеризуется быстрым наступлением (начало действия - в пределах 1 мин, максимум - через 1–2 мин после введения) и короткой продолжительностью - 5–10 мин после окончания инфузии. При использовании во время наркоза выход из анестезии был быстрым, предсказуемым и не зависел от продолжительности инфузии.
Дозозависимо угнетает сердечную и дыхательную функции. Вызывает ригидность скелетных мышц, особенно при введении в средних или больших дозах в течение короткого периода времени. При введении доз свыше 1 мкг/кг в течение 30–60 с способствует возникновению ригидности мышц грудной клетки и смыканию голосовой щели.
Концентрация в крови пропорциональна дозе в рекомендуемом диапазоне доз. Увеличение скорости инфузии на каждые 0,1 мкг/кг/мин приводит к повышению концентрации в крови на 2,5 нг/мл. Связывание с белками плазмы крови - около 70% (преимущественно с кислым альфа1-гликопротеином). Начальный объем распределения (кровь и хорошо перфузируемые ткани) - 100 мл/кг, объем распределения в периферических тканях при достижении равновесной концентрации - 350 мл/кг. Быстро гидролизуется под действием неспецифических эстераз крови и тканей с образованием неактивного (активность в 4600 раз ниже, чем у ремифентанила) карбоксильного метаболита. Не биотрансформируется холинэстеразой плазмы крови. У взрослых молодых людей клиренс ремифентанила около 40 мл/мин/кг. При операциях с искусственным кровообращением в условиях гипотермии (28 °C) уменьшение клиренса ремифентанила составляет до 20%. Понижение температуры тела на 1 °C приводит к уменьшению клиренса на 3%. T1/2 составляет 3–10 мин и не зависит от введенной дозы. Вследствие быстрого распределения и выведения концентрация в крови уменьшается на 50% в течение 3–6 мин как после введения в течение 1 мин, так и по окончании длительной инфузии. T1/2 метаболита у здоровых взрослых людей - 2 ч. Выводится почками (около 95% в виде карбоксильного метаболита).
Фармакокинетические параметры не изменяются при выраженном нарушении функции печени или выраженной почечной недостаточности (Cl креатинина <10 мл/мин). У пациентов с удаленной или отсутствующей почкой T1/2 карбоксильного метаболита увеличивается до 30 ч.
У детей в возрасте от 5 дней до 17 лет клиренс ремифентанила и объем распределения при стабильной концентрации выше у детей младшего возраста, а по достижении 17-летнего возраста эти показатели уменьшаются до значений, свойственных молодым здоровым людям. У новорожденных T1/2 ремифентанила сопоставим с таковым у взрослых.
Фармакокинетические параметры несколько отличаются у пожилых пациентов (старше 65 лет) по сравнению с молодыми (25 лет) здоровыми добровольцами: клиренс ремифентанила ниже (приблизительно на 25%), ЕС50 ремифентанила для появления дельта волн на ЭЭГ на 50% ниже.