アセチルコリンエステラーゼをカルバミル化し、可逆的に阻害する。神経筋接合部と自律神経効果器のアセチルコリン濃度を増加させ、ニコチン性およびムスカリン性作用を増強する。第四級アンモニウム化合物で血液脳関門をほとんど通過しない。神経筋接合部では終板電位を増強し、非脱分極性筋弛緩からの回復を促す。

非脱分極性筋弛緩薬からの回復促進、重症筋無力症、手術後・分娩後の排尿困難や腸管麻痺に用いられる。筋弛緩拮抗時には徐脈や分泌増加を抑えるため、アトロピンまたはグリコピロニウムなどの抗ムスカリン薬を併用する。

流涎、発汗、縮瞳、腹痛、下痢、悪心、気管支分泌増加、気管支攣縮、徐脈を起こす。過量では筋線維束攣縮に続いて筋力低下や呼吸筋麻痺を生じるコリン作動性クリーゼが起こる。投与時は心拍数、換気、筋弛緩モニターを確認する。

スキサメトニウムの作用を延長することがある。アミノグリコシド系抗菌薬、Mg製剤、一部の抗不整脈薬は神経筋遮断を増強し、拮抗効果を弱める。β遮断薬など徐脈作用薬との併用では徐脈が増強する。