El modo de acción consiste en la inhibición de la síntesis de proteínas mediante la unión a la subunidad ribosomal 30S de los microorganismos susceptibles a
oxitetraciclina, por lo tanto
Se cree que la oxitetraciclina impide la conexión entre los ribosomas y el aminoacil-ARNt. También se cree que se une inversamente a los ribosomas 50S, alterando la permeabilidad de la membrana citoplasmática de los microorganismos sensibles. En altas concentraciones, la oxitetraciclina también puede inhibir la síntesis de proteínas en las células.