Warfarin er en vitamin K-antagonist. Den blodfortynnende effekten skyldes hemming av produksjonen av vitamin-K-avhengige koagulasjonsfaktorer (Faktor II, VII, IX og X) i leveren. Dette skjer ved hemming av enzymet som reduserer vitamin K til sin aktive hydrokinonform. Denne hemmingen skjer ved at warfarin utkonkurrerer vitamin K, en såkalt kompetitiv hemming. Den blodfortynnende effekten sees først etter flere dager på grunn av koagulasjonsfaktorene har ulik halveringstid. Faktor VII, med en halveringstid på seks timer, blir påvirket først. Etter dette blir IX, X og II med en halveringstid på 24, 40 og 60 timer.