• การดูดซึม: รวดเร็วและเกือบสมบูรณ์
• การกระจาย: กระจายอย่างกว้างขวางในเนื้อเยื่อของร่างกาย
• การจับโปรตีน: 55%
• เมแทบอลิซึม: บางส่วนที่ตับในรูปสารเมแทบอไลต์หลัก ดีเซทิลคลอโรควิน (Desethylchloroquine)
• การขับถ่าย: ทางปัสสาวะ (⩾50% เป็นยาที่ไม่เปลี่ยนแปลง); ความเป็นกรดของปัสสาวะเพิ่มขึ้นจากการกำจัดยา

คลอโรควิน มีการกระจายในระดับที่สูงมากเนื่องจากมันแพร่กระจายเข้าไปในเนื้อเยื่อไขมันของร่างกาย คลอโรควิน และสารที่เกี่ยวข้องกับควินิน มีความสัมพันธ์กับกรณีของความเป็นพิษของจอประสาทตา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อให้ในปริมาณที่สูงขึ้นเป็นเวลานาน การสะสมของยาในปริมาณหนึ่งอาจส่งผลนำไปสู่การมองเห็นภาพซ้อนและจนถึงตาบอด ด้วยขนาดยาที่ต้องได้รับในระยะยาวมีข้อแนะนำให้ผู้ป่วยไปพบจักษุแพทย์เป็นประจำ

คลอโรควิน ยังเป็นสารตัวกระทำไลโซโซโมโทรปิก (Lysosomotropic agent) ซึ่งหมายความว่ามันจะสะสมอยู่ในไลโซโซมของเซลล์ในร่างกาย ค่า pKa สำหรับไนโตรเจนในสารควิโนลีน (Quinoline) ของคลอโรควินคือ 8.5 ซึ่งหมายความว่ามีการดึงโปรตอนออกประมาณ 10% ที่ค่า pH ของร่างกาย ซึ่งคำนวณโดยสมการเฮนเดอร์สัน-แฮสเซลบาลช์ สิ่งนี้จะลดลงประมาณ 0.2% ที่ค่าไลโซโซมัลพีเอช (Lysosomal pH) 4.6 เนื่องจากรูปแบบที่มีการดึงโปรตอนออก สามารถซีมผ่านเมมเบรนได้มากกว่ารูปแบบที่มีโปรตอน เป็นผลใน "การดักจับ" เชิงปริมาณของสารประกอบของไลโซโซม (ผลการรักษาเชิงปริมาณของปรากฏการณ์นี้ เกี่ยวข้องกับค่า pKa ของไนโตรเจนทั้งหมดในโมเลกุล อย่างไรก็ตามก็เพียงพอสำหรับแสดงหลักการของการรักษานี้)

ลักษณะไลโซโซโมโทรปิกของคลอโรควิน เชื่อว่าเป็นสาเหตุของฤทธิ์ในการต่อต้านมาลาเรีย; ยามุ่งเน้นไปที่ แวคิวโอลอาหารที่เป็นกรดของปรสิตและรบกวนกระบวนการที่สำคัญ คุณสมบัติของไลโซโซโมโทรปิกดังกล่าว ยังเป็นที่ยอมรับในการนำไปใช้ทดลองในหลอดทดลองเกี่ยวกับโรคที่เกี่ยวกับไขมันภายในเซลล์[28][29], กลไกการกินตัวเองของเซลล์ (Autophagy) และอะพอพโทซิส[30]