Сорафеніб є мультикіназним інгібітором, що знижує проліферацію пухлинних клітин in vitro. Сорафеніб пригнічує ріст пухлини людських пухлинних ксенотрансплантантів у імуноскомпроментованих мишей шляхом пригнічення ангіогенезу пухлин. Сорафеніб пригнічує активність внутрішньоклітинних кіназ, наявних у пухлинній клітині (CRAF, BRAF, V600E BRAF, c-KIT та FLT-3), та судинної системи пухлини (CRAF, VEGFR-2, VEGFR-3 та PDGFR-ß). RAF-кінази є серин/треоніновими кіназами, тоді як c-KIT, FLT-3, VEGFR-2, VEGFR-3 та PDGFR-ß є рецепторними тирозинкіназами.