Principem účinku diltiazemu je inhibice transmembránového přenosu kalcia v buňkách myokardu a v hladké svalovině cévní stěny. Vzniklá vazodilatace vede k poklesu periferního odporu a arteriálního tlaku. Přípravek nepůsobí reflexní tachykardii díky negativnímu chronotropnímu efektu diltiazemu. Léčebného účinku je dosaženo při dávkách diltiazemu, které působí minimální nebo žádný negativně inotropní efekt. Diltiazem snižuje nároky myokardu na kyslík. Antianginózní účinek nastupuje již po prvním podání přípravku, antihypertenzní účinek nastupuje až po opakovaném podávání přibližně za týdny.