Các chất đối kháng GnRH liên kết cạnh tranh và thuận nghịch với thụ thể GnRH trong tuyến yên, từ đó ngăn chặn việc giải phóng hormone hoàng thể hóa (LH) và hormone kích thích nang trứng (FSH) từ thùy trước tuyến yên.[23][24] Ở nam giới, việc giảm LH nhanh chóng ức chế sản xuất testosterone trong tinh hoàn; ở phụ nữ, nó ức chế sản xuất estradiol và progesterone từ buồng trứng. Các chất đối kháng GnRH có thể ức chế việc sản xuất hormone sinh dục của tuyến sinh dục và ức chế khoảng 95% nồng độ hormone sinh dục đến mức nồng độ thiến.

Không giống như các chất chủ vận GnRH, kích thích ban đầu trục dưới đồi - tuyến yên - tuyến sinh dục (trục HPG) dẫn đến sự gia tăng nồng độ testosterone hoặc estrogen, các chất đối kháng GnRH có tác dụng ngay lập tức và làm giảm nhanh chóng nồng độ hormone sinh dục mà không có hiệu ứng bùng nổ ban đầu.[1][25]