Účinek nastupuje asi za 1 – 2 minuty po zahájení infuze, zatímco rovnovážných hladin v plazmě se při kontinuální infuzi dosahuje až po 10 – 12 minutách. Hladiny rovnovážného stavu v plazmě stoupají lineárně jako funkce dávky a rychlosti infuze. Poločas je 2 – 3 minuty, distribuční objem je 0,2 l/kg, plazmatická clearance je nezávislá na srdečním výdeji a je 2,4 l/min/m2. Dobutamin je metabolizován převážně v tkáních a játrech. Vznikají hlavně konjugované glukuronidy a farmakologicky inaktivní 0-metyldobutamin. Vylučování probíhá močí (více než 2/3 dávky) a menší míře žlučí.
Pediatrická populace U většiny pediatrických pacientů je mezi plazmatickou koncentrací dobutaminu a hemodynamickou odpovědí log-lineární závislost, což také odpovídá modelu prahové hodnoty. Clearance dobutaminu odpovídá v dávkovém rozmezí 0,5 až 20 μg/kg/min kinetice prvního řádu. Plazmatická koncentrace dobutaminu se může při stejné rychlosti infuze lišit u pediatrických pacientů až dvojnásobně a mezi plazmatickými koncentracemi dobutaminu nutnými k zahájení hemodynamické odpovědi a rychlostí hemodynamické odpovědi na zvyšující se plazmatické koncentrace je vysoká variabilita. Proto je v klinických situacích nutné individuálně titrovat rychlost dobutaminové infuze.