退烧药主要通过抑制下丘脑体温调节中枢的前列腺素合成，使异常的体温调定点恢复正常，从而促进散热、减少产热，达到退热效果。
当病原体侵入人体后，免疫细胞会释放致热源物质，这些物质作用于下丘脑体温调节中枢，诱导环氧合酶活性增加，进而使前列腺素E2合成增多。前列腺素E2可将正常的体温调定点升高至38℃以上，导致身体主动产热、收缩血管、减少散热。退烧药中的有效成分如对乙酰氨基酚片或布洛芬缓释胶囊，能够透过血脑屏障，选择性抑制下丘脑区域的环氧合酶活性，阻断前列腺素E2的生成，使调定点回落至正常水平，体温中枢随即发出指令扩张皮肤血管、增加汗腺分泌，实现退热。
在感染或炎症部位，环氧合酶同样会被激活并产生大量前列腺素，这些物质不仅加重局部红肿热痛，还会通过血液循环影响体温调节中枢。常见退烧药如阿司匹林泡腾片、双氯芬酸钠栓等，在外周组织中也能够抑制环氧合酶活性，减少炎症介质的释放，从而减轻发热伴随的肌肉酸痛、关节疼痛等不适。这种外周作用对于感染性发热和炎症性发热均有一定辅助退热效果。
退烧药生效后，体温调节中枢发出指令，使皮肤小动脉舒张，血流量增加，皮肤温度上升，与环境温差加大，通过辐射、传导、对流方式增加散热。同时，交感神经兴奋性降低，汗腺分泌增多，水分蒸发带走大量体热。这一过程需要身体具备充足的血容量和正常的血管反应功能，因此在服用布洛芬颗粒或对乙酰氨基酚口服混悬液后，通常建议适量饮水，以支持有效散热，防止脱水。
发热初期，骨骼肌会通过寒战（肌肉收缩）产生大量热能，同时肝脏代谢活动增强以增加产热。退烧药在降低体温调定点后，中枢神经系统停止发出寒战指令，肌肉逐渐放松，代谢率随之下降，产热环节被抑制。需要注意的是，如果患者在发热寒战期过早使用退烧药，可能因降温过快导致体感不适。不同退烧药如吲哚美辛胶囊、萘普生片等，在抑制产热方面的起效速度存在差异，但总体机制一致。
环氧合酶有两种亚型：CoX-1结构型存在于胃肠、肾脏等正常组织，参与保护功能；CoX-2诱导型在炎症时大量表达，是发热和疼痛的主要来源。传统非甾体抗炎药如布洛芬缓释胶囊、阿司匹林泡腾片同时抑制CoX-1和CoX-2，退热效果好但可能引起胃肠不适。对乙酰氨基酚片则对CoX-2有较高选择性，且主要作用于中枢，胃肠副作用较小，但其抗炎作用弱。医生会根据患者的年龄、胃肠健康状况、是否合并炎症等选择适宜药物，并非所有退烧药作用强度相同。
退烧药应在体温超过38.5℃或出现明显不适时按需使用，避免过量或频繁服用。使用前建议先阅读说明书或咨询医生，尤其是儿童、孕妇、肝功能异常者需谨慎选择品种。用药期间宜少量多次饮水，饮食清淡，穿着宽松透气的衣物以利于散热。若发热持续超过3天或伴有抽搐、意识模糊、严重皮疹等异常表现，应及时就医排查病因，不可单纯依赖退烧药控制症状。
