氯喹关键功效于红内期裂殖体，经48～72钟头，血中裂殖体被消灭。本产品对间日疟的红外线期失效，故不可以除根间日疟。恶性疟则可除根。氯喹对红外线期失效，对配子体也无立即功效，故不可以作发病原因防止及终断散播的用处。

经氯喹功效，疟原虫的核破裂，体细胞浆出現空泡化，疟黑色素聚大包块。己知氯喹并不可以立即杀掉疟原虫，但能影响它的繁育。本产品与核蛋白有极强的结合性，根据其喹啉环上带负电荷的7-氯基与DNA鸟嘌呤上的2-羟基贴近，使氯喹插进到DNA的双螺旋结构双股中间。与DNA产生一氧化氮合酶，进而阻拦DNA的拷贝与RNA的基因表达。

氯喹还能抑止硫酸铵掺加疟原虫的DNA与RNA，因为核苷酸的生成降低，而影响疟原虫的繁育。用同位素标记氯喹的试验证实，受感染的血细胞能使氯喹很多堆积其中，疟原虫的食材泡和溶酶体是其浓集的位置。氯喹浓集的量与食材泡内的pH相关，食材泡内的pH为酸碱性(溶解血红蛋白浓度适宜pH为4)，可造成 偏碱药品氯喹的浓集，该药的浓集又耗费了食材泡内的氢氧根离子，因而更提升了食材泡内的pH值，使消化吸收血红蛋白浓度的血红蛋白浓度酶受损害，疟原虫不可以消化吸收所摄入的血红蛋白浓度，造成 疟原虫成长发育所必不可少的碳水化合物欠缺，并造成脱氧核糖核酸溶散。除此之外氯喹还能影响油酸进到不饱和脂肪酸，控制磷酸脱氢酶和己糖激酶等。

近些年有些人觉得氯喹对疟原虫的初期功效是造成疟黑色素的凝结。疟黑色素的关键成分的铁原卟啉Ⅸ(FP)，能够危害血细胞，并与氯喹产生一氧化氮合酶来介导氯喹的放疗功效。推断疟原虫身体具备一种或多种多样蛋白激酶，即"FP结合物"，可能是一种人体白蛋白，可与FP融合，产生不含毒性的一氧化氮合酶，使疟原虫细胞外基质免遭FP的危害。氯喹的作用原理可能是将"FP结合物"与FP分离，并产生有毒副作用的氯喹-FP一氧化氮合酶，进而充分发挥其抗疟功效。因为蛋白激酶改变，使氯喹丧失需有的功效，这可能是疟原虫对氯喹造成耐药性的原因之一。