Absorpce Účinek perorálně podaného methotrexátu je závislý na dávce. Vrchol hladiny v séru je dosažen do 1–hodin. Obecně při dávce 30 mg/m2 a méně je methotrexát vstřebán rychle a úplně. Biologická dostupnost perorálně podaného methotrexátu je v dávkách 30 mg/m2 a méně vysoká (80-100 %). Absorpce začíná být nelineární u dávky nad 30 mg/m2 a absorpce dávek větších než 80 mg/m2 je neúplná.
Distribuce Přibližně 50 % methotrexátu se váže na plazmatické proteiny. Po distribuci do tělesných tkání se vysoké koncentrace ve formě polyglutamátů nacházejí zejména v játrech, ledvinách a slezině, kde mohou přetrvávat po několik týdnů nebo měsíců. Při nízkých dávkách přechází methotrexát v malém množství do mozkomíšního moku.
Biotransformace Přibližně 10 % podané dávky methotrexátu je metabolizováno v játrech. Hlavním metabolitem je hydroxymethotrexát.
Eliminace Vylučování probíhá hlavně v nezměněné formě primárně glomerulární filtrací a aktivní sekrecí v proximálním tubulu. Přibližně 5-20 % methotrexátu a 1-5 % 7-hydroxymethotrexátu je vylučováno žlučí. Dochází k výrazné enterohepatální cirkulaci.
Konečný eliminační poločas je v průměru 6-7 hodin a vykazuje značnou variabilitu (3-17 hodin). Poločas může být prodloužen až čtyřikrát u pacientů s třetím distribučním prostorem (pleurální výpotek, ascites).
Zvláštní populace Při renální insuficienci může být eliminace významně prodloužena.