Os organofosforados inibem a Acetilcolinesterase através de uma reação química em que ocorre a fosforilação do grupo hidroxilo do resíduo de Serina (localizada no centro ativo da enzima). A fosforilação da Acetilcolinesterase leva à formação de uma ligação, covalente e muito estável, entre o resíduo serina e o fósforo com consequente impedimento da degradação da Acetilcolina em Colina e Ácido acético. Na verdade, a ligação entre os organofosforados e a Acetilcolinesterase é tão estável que pode demorar dias até hidrolisar e ocorrer assim, a regeneração da enzima. É de salientar que a taxa de regeneração desta varia muito consoante o composto.[1,2]

No caso dos organofosforados, pode ainda ocorrer uma hidrólise de um dos grupos alquilo do composto o que leva a uma inibição irreversível da Acetilcolinesterase. Neste caso, estamos perante um envelhecimento do complexo organofosforado-enzima sendo que não ocorre mais a regeneração da enzima. O aparecimento dos sintomas pode então ser explicado pela acumulação de Acetilcolina na fenda sinática (resultante da inibição da Acetilcolinesterase), levando a uma estimulação exagerada dos recetores Muscarínicos e Nicotínicos (local de ação da Acetilcolina).[1,2]