És un estimulant feble del SNC que afecta més notablement les activitats mentals que les motores. Tot i que el seu mecanisme en el TDAH no està del tot clar, sembla que actua principalment inhibint la recaptació de dopamina i noradrenalina en la neurona presinàptica, augmentant la seva concentració a l’espai extracel·lular i millorant la seva funció al còrtex prefrontal, així com possibles efectes estimulants sobre el sistema reticular activador. El metilfenidat és una mescla racèmica que conté el d-isòmer i el l-isòmer, sent el d-isòmer el que té més activitat farmacològica i principal responsable dels efectes terapèutics. No existeix una evidència concloent que expliqui de manera definitiva com aquests mecanismes provoquen els efectes conductuals.