氫氯噻嗪作用機制主要抑制遠端小管前段和近端小管（作用較輕）對氯化鈉的重吸收，從而增加遠端小管和集合管的Na+-K+交換，K+分泌增多。其作用機制尚未完全明瞭。本類藥物都能不同程度地抑制碳酸酐酶活性，故能解釋其對近端小管的作用。本類藥還能抑制磷酸二酯酶活性，減少腎小管對脂肪酸的攝取和線粒體氧耗，從而抑制腎小管對Na+、Cl-的主動重吸收。
呋塞米能增加水、鈉、氯、鉀、鈣、鎂、磷等的排洩。與噻嗪類利尿藥不同，呋塞米等袢利尿藥存在明顯的劑量－效應關係。隨著劑量加大，利尿效果明顯增強，且藥物劑量範圍較大。本類藥物主要透過抑制腎小管髓袢厚壁段對 NaCl 的主動重吸收，結果管腔液 Na+、Cl-濃度升高，而髓質間液 Na+、Cl-濃度降低，使滲透壓梯度差降低，腎小管濃縮功能下降，從而導致水、Na+、Cl-排洩增多。由於 Na+重吸收減少，遠端小管 Na+濃度升高。至於呋塞米抑制腎小管髓袢升支厚壁段重吸收 Cl-的機制，認為該部位存在氯泵，研究表明該部位基底膜外側存在與Na+-K+ATP 酶有關的Na+、Cl- 配對轉運系統，呋塞米透過抑制該系統功能而減少Na+、Cl-的重吸收。另外呋塞米可能尚能抑制近端小管和遠端小管對 Na+、Cl-的重吸收，促進遠端小管分泌K+。呋塞米透過抑制亨氏袢對Ca2+、Mg2+的重吸收而增加Ca2+、Mg2+排洩。短期用藥能增加尿酸 排洩，而長期用藥則可引起高尿酸血癥。
氫氯噻嗪作用機制主要抑制遠端小管前段和近端小管（作用較輕）對氯化鈉的重吸收，從而增加遠端小管和集合管的Na+-K+交換，K+分泌增多。其作用機制尚未完全明瞭。本類藥物都能不同程度地抑制碳酸酐酶活性，故能解釋其對近端小管的作用。本類藥還能抑制磷酸二酯酶活性，減少腎小管對脂肪酸的攝取和線粒體氧耗，從而抑制腎小管對Na+、Cl-的主動重吸收。
呋塞米能增加水、鈉、氯、鉀、鈣、鎂、磷等的排洩。與噻嗪類利尿藥不同，呋塞米等袢利尿藥存在明顯的劑量－效應關係。隨著劑量加大，利尿效果明顯增強，且藥物劑量範圍較大。本類藥物主要透過抑制腎小管髓袢厚壁段對 NaCl 的主動重吸收，結果管腔液 Na+、Cl-濃度升高，而髓質間液 Na+、Cl-濃度降低，使滲透壓梯度差降低，腎小管濃縮功能下降，從而導致水、Na+、Cl-排洩增多。由於 Na+重吸收減少，遠端小管 Na+濃度升高。至於呋塞米抑制腎小管髓袢升支厚壁段重吸收 Cl-的機制，認為該部位存在氯泵，研究表明該部位基底膜外側存在與Na+-K+ATP 酶有關的Na+、Cl- 配對轉運系統，呋塞米透過抑制該系統功能而減少Na+、Cl-的重吸收。另外呋塞米可能尚能抑制近端小管和遠端小管對 Na+、Cl-的重吸收，促進遠端小管分泌K+。呋塞米透過抑制亨氏袢對Ca2+、Mg2+的重吸收而增加Ca2+、Mg2+排洩。短期用藥能增加尿酸 排洩，而長期用藥則可引起高尿酸血癥。