Mechanismus účinku: Širokospektrální antimikrobiální účinky chlorhexidinu jsou způsobeny jeho schopností narušovat mikrobiální buněčné membrány. Pozitivně nabitá molekula chlorhexidinu reaguje s negativně nabitými fosfátovými skupinami na povrchu mikrobiálních buněk - tyto reakce ničí celistvost buňky, umožňují únik intracelulárního materiálu a vstup chlorhexidinu do buňky, což způsobuje vysrážení cytoplazmatických složek a nakonec smrt buňky. Specifické způsoby buněčné smrti závisí na koncentraci chlorhexidinu - nízké koncentrace (např. 0,2%) jsou bakteriostatické a vedou k úniku intracelulárních látek, jako je draslík a fosfor, zatímco vyšší koncentrace (např. 2,0%) jsou baktericidní a způsobují cytoplazmatické srážení.
Farmakodynamický efekt: Chlorhexidin je biguanidové antiseptikum s baktericidními a bakteriostatickými účinky na široké spektrum grampozitivních a gramnegativních bakterií. Je účinnější proti grampozitivním než proti gramnegativním bakteriím.. Některé druhy Pseudomonas sp. a Proteus sp. mají nízkou citlivost. Je relativně neúčinný proti mykobakteriím. Proti sporám chlorhexidin za pokojové teploty nepůsobí. Chlorhexidin působí i proti některým virům a plísním. Chlorhexidin je nejúčinnější při neutrálním nebo mírně kyselém pH.