Le proguanil est inactif par lui-même et agit par l'intermédiaire de son métabolite hépatique, le cycloguanil. Son mécanisme d'action est lié à son effet inhibiteur sur la dihydrofolate réductase, ce qui a pour effet expérimental d'empêcher l'accomplissement du cycle schizogonique des plasmodies agissant à la fois sur les schizontes exoérythrocytaires primaires et sur les schizontes érythrocytaires.
Le proguanil est efficace sur les formes tissulaires hépatiques de Plasmodium falciparum, indépendamment de la sensibilité ou de la résistance de la souche au niveau érythrocytaire. Son utilisation est donc recommandée dans les zones de résistance de Plasmodium falciparum à d'autres médicaments antipaludiques.