Setelah obat mencapai aliran darah, obat tersebut tidak akan tetap berada di sana. Obat tersebut bergerak ke dalam jaringan, organ, dan lemak, didorong oleh aliran darah, kelarutan, dan pengikatan protein. Pergerakan tersebut disebut distribusi, langkah kedua dalam farmakokinetik setelah penyerapan. Ke mana obat tersebut pergi menentukan apakah obat tersebut mencapai targetnya dan berapa lama obat tersebut bertahan.

Aliran darah sangat penting pada menit-menit awal. Organ-organ dengan perfusi tinggi seperti otak, jantung, dan hati menerima obat terlebih dahulu. Jaringan dengan perfusi lebih rendah seperti lemak dan otot membutuhkan waktu lebih lama. Obat-obatan yang larut dalam lipid mudah menembus membran sel dan terakumulasi dalam lemak, yang dapat bertindak sebagai reservoir dan memperpanjang efek obat. Obat-obatan yang terikat pada protein plasma seperti albumin tidak aktif saat terikat, karena hanya obat bebas yang dapat meninggalkan aliran darah dan mencapai jaringan. Persaingan untuk pengikatan protein dapat menyebabkan interaksi: dua obat yang bersaing untuk situs yang sama dapat meningkatkan fraksi bebas salah satunya, sehingga meningkatkan efeknya.

Faktor-faktor yang membentuk distribusi:

• Aliran darah.
• Kelarutan lipid.
• Pengikatan protein.
• Hambatan.

Volume distribusi, yang merupakan angka hasil perhitungan, mencerminkan seberapa luas obat menyebar ke seluruh tubuh.