Der genaue Wirkmechanismus ist noch ungeklärt, beruht aber auf einer Dämpfung des ZNS durch Hemmung der polysynaptischen Reflexleitung (Fremdreize) im Rückenmark und subkortikalen Zentren (Diencephalon, Hypophyse, limbisches System und Basalganglien).
Fremdreflexe, also solche bei denen die Reflexantwort in einem anderen Organ erfolgt, als sie ausgelöst wird, werden in therapeutischen Dosen gehemmt, aber nicht die monosynaptischen Reflexe (Eigenreflexe), wie es bei den Barbituraten der Fall ist.
Der Tonus und die Kontraktilität der Skelettmuskulatur sowie die Motilität der glatten Muskulatur werden durch Methocarbamol in therapeutischen Dosen nicht beeinflusst.
