Le principal effet de l'amiodarone est de retarder la repolarisation cardiaque et d'allonger la période réfractaire de manière homogène :
- diminution de l'amplitude du potentiel d'action, sans modifier le potentiel membranaire de repos
- augmentation de la durée du potentiel d'action (la phase 2 est raccourcie par diminution de la conductance calcique mais la phase 3 est très allongée par réduction de la conductance potassique).
En plus de son activité antiarythmique de classe III, l'amiodarone possède également une activité antiarythmique de classe I liée au blocage des canaux sodiques dans leur conformation inactivée. Cet effet est à l'origine d'un ralentissement de la vitesse maximale de dépolarisation de la phase zéro du potentiel d'action et participe au ralentissement de la conduction (effet dromotrope négatif).
L'amiodarone ralentit le rythme sinusal (effet bradychardisant), toutefois sans effet cardiodépresseur, ainsi que la conduction, principalement au niveau du nœud auriculoventriculaire, mais aussi au niveau sino-auriculaire et au niveau du réseau de His-Purkinje.
L'allongement de la période réfractaire s'observe à tous les étages (sinusal, atrial++, nœud auriculoventriculaire, réseau de His-Purkinje, ventriculaire) ainsi qu'au niveau du faisceau accessoire en cas de syndrome de Wolff-Parkinson-White.
Ses effets se manifestent au niveau électrocardiographique par des allongements des intervalles PR et de QTC qui, après un traitement oral prolongé, sont de l'ordre respectivement de 10-17 % et de 10-23 %.
L'amiodarone possède par ailleurs une activité antagoniste alpha et bêta-adrénergique non compétitive.Enfin son activité coronarodilatatrice a conduit à son utilisation comme antiangoreux.