Absorpce Neostigminium-metilsulfát se rychle vstřebává z podkožních a muskulárních tkání.
Distribuce Distribuční objem po intravenózní aplikaci neostigminium-metilsulfátu se pohybuje mezi 0,12-1,4 l/kg.
Neostigminium-metilsulfát se váže v 15-25 % na sérový albumin.
Biotransformace Neostigminium-metillsulfát je metabolizován mikrozomálními enzymy v játrech a částečně se biotransformuje na neúčinné metabolity (3-hydroxyphenyltrimethylamonium, hydroxyphenyldimethylamin a jejich glukuronidy).
Eliminace Plazmatická koncentrace neostigminu klesá v průběhu 5 minut na 8 % původní hodnoty, přičemž jeho distribuční poločas je kratší než 1 minuta. Eliminační poločas po intravenózním a intramuskulárním podání se pohybuje v rozmezí 0,89-1,2 hod. Jednu hodinu po intravenózní aplikaci je možno v plazmě zjistit už jen stopová množství. Předpokládá se, že biotransformační pochody a biliární exkrece mohou sehrávat při eliminaci neostigminu významnou úlohu. Při parenterálním podání se vylučuje neostigmin močí jak v nezměněné podobě (60 -70 %), tak i jeho metabolity.
Při těžké poruše funkce ledvin dochází k mírnému (ale statisticky významnému) prodloužení biologického poločasu neostigminu, které však nevede k nutnosti úpravy dávek či změn dávkových intervalu u této skupiny pacientů.