Lokasi primer kerja obat ketamine adalah korteks serebral dan sistem limbik. Secara garis besar, ketamine bekerja dengan cara menghambat  reseptor N-methyl-D-aspartate (NMDA). Inhibisi ketamine pada reseptor NMDA akan mengurangi proses mediasi rasa nyeri sentral, sehingga nyeri akut akan berkurang. Karena reseptor NMDA tersebar ke seluruh sistem susunan saraf pusat, maka aksi ketamine dalam saraf spinal dapat memengaruhi proses nyeri. [2,16]

Ketamine menyebabkan disosiasi elektrofisiologis, antara korteks otak dan sistem limbik. Pada dosis anestesi ≥1 mg/kgBB, ketamine mempengaruhi beberapa proses di kortikal dan subkortikal, menginduksi keadaan anestetik disosiatif menyerupai katatonia. Selain itu ketamine dapat memengaruhi jalur inhibisi descending serotonine menyebabkan efek antidepresi. [2,16,17]

Ketamine juga menginhibisi pengambilan kembali katekolamin, sehingga terjadi peningkatan aktivitas simpatik, berakibat hipertensi dan takikardia. Demikian pula, aliran darah serebral, kecepatan metabolik dan tekanan intrakranial meningkat. [2,16]

Farmakokinetik

Farmakokinetik ketamine setelah injeksi secara intravena, obat akan menjalani dua fase, yaitu:

• Fase alfa / slope awal: waktu paruh obat fase awal sekitar 10 – 15 menit dan berakhir dalam 45 menit. Secara klinis berkaitan dengan efek anestetik obat. Aksi anestetik obat akan diakhiri dengan suatu kombinasi redistribusi dari susunan saraf pusat ke jaringan perifer, dan dengan biotransformasi hepatik menjadi metabolit norketamine.
• Fase beta: waktu paruh berkisar 2,5 jam. [18,19]

Absorpsi

Meski ketamine dapat diberikan secara oral, namun penggunaan obat secara intravena merupakan cara umum diberikan dan ideal. Bioavailabilitas obat ketamine 100% secara intravena, dan 93% secara intramuskular. [8]

Distribusi

Pemberian secara parenteral, ketamine didistribusikan sangat cepat ke seluruh tubuh, termasuk ke otak, melewati sawar plasenta, dan ke air susu ibu.

Waktu paruh distribusi obat adalah sekitar 7-11 menit. Sekitar 20-50% dari dosis ketamine yang masuk ke dalam tubuh, terikat protein dalam plasma darah. [2,20]

Metabolisme

Metabolisme ketamine secara ekstensif terjadi di hepar, melalui jalur N-demethylation, dan cincin hidroksilasi. Metabolit utama ketamine adalah norketamine, yang menurunkan aktivitas susunan saraf pusat. [2,17]

Eliminasi

Sekitar 90% obat ketamine yang masuk ke dalam tubuh, dieliminasi terutama ke ginjal, sekitar 2-4%nya dikeluarkan dalam bentuk yang tidak berubah.

Sebagian kecil obat, diekskresikan ke empedu, dan berakhir di feses dengan kadar 5%. Ekskresi ketamine juga terjadi ke dalam air susu ibu. [2,20]