Кломіфен є антиестрогеном нестероїдної структури, який стимулює овуляцію. Механізм дії пояснюється здатністю специфічно зв’язуватися з рецепторами естрогенів у гіпоталамусі та яєчниках. У малих дозах препарат посилює секрецію гонадотропних гормонів (пролактину, фолікулостимулюючого та лютеїнізуючого) і стимулює овуляцію. У великих дозах препарат гальмує секрецію гонадотропінів. Не проявляє гестагенної та андрогенної активності.