O haloperidol actua ligando-se aos receptores da dopamina, principalmente D2. Inibe os efeitos causados pela dopamina. O mecanismo de ação exato ainda não foi totalmente investigado, mas presume-se que o haloperidol se liga aos receptores pós-sinápticos da dopamina 2, deslocando assim a dopamina dos receptores e fazendo desaparecer as alucinações ou os delírios. O haloperidol também tem influência nos receptores 5-HT2 e alfa-1, mas estes são insignificantes para o efeito do haloperidol.
O haloperidol é metabolizado no fígado, principalmente pelas enzimas CYP2D6 e CYP3A4. A biodisponibilidade, ou seja, a percentagem da substância ativa disponível no sangue, é de 40-75%. A semi-vida do haloperidol, ou seja, o tempo que o organismo necessita para excretar metade da substância ativa, é de aproximadamente 14,5-36,7 horas. A concentração plasmática máxima (Cmax), ou seja, a concentração máxima da substância ativa no plasma sanguíneo (parte líquida sem células do sangue), é atingida após 1,7-6,1 horas.