O diclofenac inibe a síntese de prostaglandinas nos tecidos do corpo pela inibição da cicloxigenase de pelo menos 2 isoenzimas, ciclooxigenase-1 (COX-1) e -2 (COX-2), que foram identificadas como catalisadoras da formação de prostaglandinas na via do ácido araquidónico. Este fármaco inibe tanto a COX-1 como a COX-2, exercendo efeito anti-inflamatório, antipirético e analgésico, principalmente através da inibição da isoenzima COX-2, para a qual apresenta maior especificidade. Presumivelmente, a inibição da COX-1, ainda que menor, é responsável pelos efeitos indesejáveis do diclofenac sobre a mucosa gastrointestinal e agregação plaquetária.

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Outros mecanismos de ação alternativos têm sido propostos, nomeadamente a inibição da Fosfolipase A2 (PLA2), enzima responsável pela formação do ácido araquidónico a partir dos fosfolípidos.

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A metabolização do ácido araquidónico pode ainda ocorrer pela ação de lipoxigenases, que são capazes de originar moléculas pró-inflamatórias tais como leucotrienos (B4,C4) e ácido 5 – hidroxieicosatetraenóico (5- HETE). O diclofenac pode também atuar ao nível destas lipoxigenases, inibindo assim a formação destas moléculas pro-inflamatórias. [2]