Opioide wirken im Körper auf Opioid-Rezeptoren. Diese werden in verschiedene Gruppen unterteilt: δ-, κ- und μ-Rezeptoren.
Loperamid greift an peripheren μ-Rezeptoren an und entfaltet dort obstipative Wirkung. Allen Opioid-Rezeptoren ist ihre Wirkung gemeinsam: Bei Stimulierung werden Adenylat-Cyclasen gehemmt, an den Synapsen wird die Kalium-Permeabilität der Zellmembran erhöht sowie die Calcium-Permeabilität erniedrigt. Durch diese Hyperpolarisation wird die Erregbarkeit der Neurone vermindert und damit die Reizweiterleitung erschwert.
Loperamid ruft eine Tonussteigerung der glatten Muskulatur hervor, wodurch eine Segmentierung des Darminhaltes und damit ein intensiverer Kontakt zur Schleimhaut hervorgerufen wird. Dadurch steigt die Wasser- und Elektrolytresorption und der Darminhalt wird eingedickt. Die propulsive Darmperistaltik wird gehemmt. Loperamid hat keine zentrale opioide Wirkung, weil es aus dem ZNS sehr schnell über ABC-Transporter wieder ausgeschleust wird.