Po intravenózním podání se Gd-DOTA rychle distribuuje do extracelulární tekutiny. Na plazmatické bílkoviny se neváže. Chelátová struktura Gd-DOTA je z chemického hlediska vysoce stabilní a účinná látka nepodléhá metabolizaci. U pacientů s normální funkcí ledvin je plazmatický poločas asi 90 minut. Vylučuje se v nezměněné formě ledvinami glomerulární filtrací a během 24 hodin je kontrastní látka prakticky úplně vyloučena (93-98 %). Při renální insuficienci se plazmatický poločas prodlužuje, při hodnotách clearance 10-30 ml/min. je plazmatický poločas prodloužen na asi 13-14 hodin. Vylučování Gd-DOTA v mateřském mléce je nízké a rovněž přestup přes placentární bariéru je nízký. Dotarem je možno odstranit z organizmu hemodialýzou.