Mechanismus účinku Cetrorelix je antagonista hormonu uvolňujícího gonadotropiny (luteinising hormone releasing hormone, LHRH). LHRH se váže na membránové receptory buněk hypofýzy. Cetrorelix soutěží o obsazení těchto receptorů s endogenním LHRH. Tímto mechanismem účinku cetrorelix kontroluje sekreci gonadotropinů (LH a FSH).
Cetrorelix v závislosti na dávce inhibuje sekreci LH a FSH z hypofýzy. Inhibiční účinek nastupuje prakticky okamžitě, bez iniciálního stimulačního efektu, a udržuje se při pokračující aplikaci.
Klinická účinnost a bezpečnost U žen cetrorelix oddaluje vzestup LH a tím ovulaci. U žen podstupujících ovariální stimulaci závisí délka účinku cetrorelixu na velikosti dávky. Při dávkování po 0,25 mg v jedné injekci se účinek cetrorelixu udrží injekcemi opakovanými každých 24 hodin.
Hormonálně antagonistické účinky cetrorelixu byly po ukončení jeho aplikace jak u zvířat, tak u lidí plně reverzibilní.