Mechanizm działania polega na hamowaniu syntezy białek poprzez wiązanie się z podjednostką rybosomalną 30S mikroorganizmów wrażliwych na
oksytetracyklina, w ten sposób
Zapobiegając połączeniu między rybosomami a aminoacylo-tRNA. Uważa się również, że oksytetracyklina odwrotnie wiąże się z rybosomami 50S i zmienia przepuszczalność błony cytoplazmatycznej wrażliwych mikroorganizmów. Oksytetracyklina w wysokich stężeniach może również hamować syntezę białek w komórkach.