Dopo l'applicazione a livello della mucosa nasale, l'oximetazolina può venire assorbita a livello sistemico (specialmente in caso di flogosi delle mucose), anche se l'assorbimento sistemico è pressochè nullo in relazione alle bassi dosi somministrate.
L'effetto terapeutico di norma insorge già entro i primi 10 minuti dall'assunzione del farmaco per via nasale, con una riduzione consistente dei sintomi entro la prima mezz'ora. L'azione di vasocostrizione si protrae per 6-8 ore.
L'oximetazolina è metabolizzata dalle monoaminossidasi, poi coniugata ed inattivata a livello epatico, e, quindi, escreta quasi completamente per via renale, sotto forma di metaboliti, e, solo in minima parte, immodificata.