Absorpce Po perorálním podání se methotrexát absorbuje z gastrointestinálního traktu. Při podávání nízkých dávek (7,5 mg/m2 až 80 mg/m2 BSA) má methotrexát průměrnou biologickou dostupnost přibližně %, i když je možná značná interindividuální a intraindividuální variabilita (25-100 %). Vrcholové plazmatické koncentrace jsou dosaženy během 1-2 hodin. Subkutánní, intravenózní a intramuskulární podání prokázalo podobnou biologickou dostupnost.
Distribuce Přibližně 50 % methotrexátu se váže na sérové bílkoviny. Po distribuci do tělesných tkání lze nalézt vysoké koncentrace ve formě polyglutamátů zejména v játrech, ledvinách a slezině, kde se mohou udržet týdny nebo měsíce. Při podávání nízkých dávek přechází methotrexát do tělesných tekutin v minimálním množství; při vysokých dávkách (300 mg/kg tělesné hmotnosti) byly v tělesných tekutinách naměřeny koncentrace mezi 4 a 7 μg/ml. Průměrný terminální poločas je 6-7 hodin a vykazuje značné rozdíly (3-17 hodin). Poločas může být prodloužen na čtyřnásobek (4) normální délky u pacientů s třetími prostory (pleurální výpotek, ascites).
Biotransformace Přibližně 10 % podaného methotrexátu je metabolizováno intrahepatálně. Hlavním metabolitem je hydroxymethotrexát.
Eliminace Vylučování probíhá převážně v nezměněné formě, a to především ledvinami prostřednictvím glomerulární filtrace a aktivní sekrece v proximálních tubulech. Přibližně 5-20 % methotrexátu a 1-% 7-hydroxymethotrexátu se vylučuje žlučí. Existuje výrazný enterohepatální oběh.
V případě renální insuficience je eliminace výrazně opožděna. Není známo, zda jaterní insuficience zhoršuje eliminaci.
Methotrexát prochází placentární bariérou u potkanů a opic.