Nó là một chất ức chế chọn lọc của kinase phụ thuộc cyclin CDK4 và CDK6.[1][2]

Trong pha G1 của chu kỳ tế bào, các tế bào động vật có vú phải vượt qua một điểm kiểm tra, được gọi là điểm chặn "R", để hoàn thành chu trình tế bào và phân chia. CDK4 và CDK6 phức tạp với cyclin D điều khiển quá trình phosphoryl hóa protein retinoblastoma, Rb, cho phép tế bào vượt qua R và cam kết phân chia.[4] Việc điều chỉnh một hoặc nhiều protein liên quan đến điểm kiểm tra này bị mất trong nhiều bệnh ung thư. Tuy nhiên, bằng cách ức chế CDK4/6, palbociclib đảm bảo rằng phức hợp cyclin D-CDK4/6 không thể hỗ trợ quá trình phosphoryl hóa Rb. Điều này ngăn không cho tế bào đi qua R và thoát G1, và lần lượt tiến hành qua chu trình tế bào.[4]