Hydroclorothiazid thuộc nhóm thuốc lợi tiểu thiazid, tác dụng làm tăng bài tiết natri clorid kèm theo nước do ức chế tái hấp thu các ion natri và clorid ở ống lượn xa. Hydroclothiazid có tác dụng lợi tiểu mức độ vừa phải, vì khoảng 90% ion natri đã được tái hấp thu trước khi đến ống lượn xa. Hydroclorothiazid có tác dụng hạ huyết áp, trước tiên có lẽ do làm giảm thể tích huyết tương và dịch ngoại bào liên quan đến sự bài niệu natri. Sau đó trong quá trình dùng thuốc, tác dụng hạ huyết áp tùy thuộc vào sự giảm sức cản ngoại vi, thông qua sự thích nghi dần của các mạch máu trước tình trạng giảm nồng độ Na+. Vì vậy, tác dụng hạ huyết áp của hydroclorothiazid thể hiện chậm sau 1-2 tuần, còn tác dụng lợi tiểu xảy ra nhanh có thể thấy ngay sau vài giờ. Hydroclorothiazid làm tăng tác dụng của các thuốc hạ huyết áp khác.