主要有调节下丘脑-垂体-卵巢轴功能，改变血液流变性，抑制血小板聚集，改善微循环，抗炎等作用。

1．对下丘脑-垂体-卵巢轴功能的作用：（1)用生后25日的幼鼠经口服给予本药，并在同样条件下，于28日给HMG，可于24小时和72小时后引起两次排卵．进一步用戊巴比妥钠（SP)在幼鼠排卵即刻，相当于释放内源性促黄体生成素（LH)的临界期给予SP，能够阻碍LH的释放，影响由孕马血清激素（PMS)诱发的排卵，将HMC、本药、SP三者结合起来实验，结果表明本药可能作用于中枢特别是下丘脑，而使其活化。另有实验用生后25日幼鼠给予本药后，在生后第31天可诱发30%雌鼠排卵，于生后第28日腹腔注射15单位人停经促性腺激素（GNR4)，可使65%的雌鼠于生后第29日排卵每次，戊巴比妥钠不能阻断此作用。GNR4与本药合用，可使动物排卵两次，每次于生后第29日（60%)，每次于第31日（90%)。戊巴比妥钠对第每次排卵无影响，但可使第二次排卵时间后延1日。结果说明本药直接或间接地作用于下丘脑，调节垂体-卵巢功能，加速神经内分泌调节的排卵过程。本药与烟碱有协同作用，作用于大脑皮质和下丘脑烟碱乙酰胆碱受体和细胞质内的雌激素受体，促进其合成。（2)本方可能是激素的赋活剂，可增加促黄体释放激素的分泌，与克罗米酚同用有协同作用；能增加体内雌二醇（E2)和孕酮（P)的含量。用放射免疫法测定本药对功能性子宫出血患者血清中FSH（保卵泡素)、LH（保黄体生成素)、E2（雌二醇)和P（孕酮)的作用，青春期无排卵型病人用药后以上四种激素含量升高，以E2上升最为明显，更年期无排卵型病人则E2降低，FSH和LH升高，而育龄期有排卵型病人四种激素均降低，以E2和P降低为显著。其主要作用可能是通过影响体内E2合成量的双向调节，从而反馈地影响垂体FSH、LH的释放。（3)在大鼠垂体前叶细胞培养系中加入本方浓度为500μg/ml时，LH浓度是对照组的377.2%，FSH浓度是对照组的151.9%，而对细胞内LH和FSH无影响。（4)当归芍药散明显刺激粘膜细胞分泌黄体酮和雌二醇-17β，但对睾酮的产生没有刺激作用；还能显著刺激滤泡残余物内的黄体酮、睾酮和雌二醇-17β，对黄体酮的作用强于对单酮和雌二醇-17β的刺激作用。对大鼠黄体生长调节素 C/胰岛素样生长因子-1的浓度有调节作用。（5)在大鼠假孕模型中，本方也能增加黄体酮在卵巢静脉血浆中的分泌率，明显增加黄体酮与20α-OH黄体酮的比率。另有研究表明，当归芍药散对孕卵着床及幼鼠发育、雌鼠泌乳能力、生殖器官、性周期及雌鼠养育幼鼠的能力等均未见有显著影响，但可使幼鼠出生率显著增加，1-5产平均生产率对照组为51%，按0.1%比例将药物掺入饲料时为60%，掺入1%时为59%。

国外学者曾对当归芍药散的构成药对卵巢机能的综合效果进行了考察：（1)用PMS-hCG处理大鼠进行活体实验，单独或混合口服各药提取物5日，剂量每日每只大鼠100-200μg，测定血中和卵巢中黄体酮（P)、17α-OHP、20α-OHP的浓度。对茯苓+芍药+当归组，其血清中P、17α-OHP均上升，P或17α-OHP/20α-OHP值上升，而单个生药的血清中的 P/20α-OHP比值并不升；卵巢中，茯苓或芍药单独给药，P/20α-OHP比值上升，单独给苍术或茯苓+苍术，血清、卵巢中P/20α-OHP比值下降。（2)用27日雌性大鼠皮下注射20IU孕马血清促性腺激素（PMS)56小时后，腹腔内给药人绒毛膜促性腺激素，7日后摘除卵巢。用当归芍药散及其药味的组合体外培养，发现茯苓+芍药+泽泻+当归、茯苓+当归、当归+十川芎等药对均明显增加黄体酮的分泌，其水平趋向超过单独使用当归芍药散的水平，提示这种作用有微妙的复合效应。

2. 改变血液流变性：本方用于妊娠中毒症疗效较好，而孕妇血液浓缩，血液粘度增高，流动性下降，导致胎盘及各脏器微循环障碍是本病发生的重要原因。本方可使妊娠大鼠血液粘度明显降低，但对红细胞变形能力、红细胞压积及纤维蛋白原浓度无显著影响。由于血液粘度降低，可成反比地增加循环血流量，而多数重症妊娠中毒症患者血液粘度升高，可见本方上述作用有利于改善患者的胎盘和肾的循环血量，从而改善妊娠中毒症症状。用本方治疗功能性子宫出血也有卓效。临床研究表明，该病患者血液流变性有明显改变，表现为红细胞电泳时间显著延长，血浆比粘度增高，血球压积降低，提示血液处于粘聚状态，流动性降低及有形成分减少。经本方治疗后可见红细胞电泳时间明显缩短，血浆比粘度和血浆渗透压明显下降；而对血球压积和全血比粘度则呈汉相性影响，治疗前血瘀气滞型患者此二指标是高，而血气两虚型最低，经治后则分别明显下降或上升并使血瘀气滞型者恢复正常。

3．对血小板血凝和纤溶系统的作用：本方对于胶原及ADP所致血小板聚集有明显的抑制作用，其作用强于桂枝茯苓丸而弱于桃核承气汤。以活性部分凝血活酶时间（APTT)及凝血酶原时间（PT)测血凝活性，本方的抑制作用较桃核承气汤及桂枝茯苓丸为强，但用纤维蛋白平板法及优球蛋白溶解时间测之纤溶活性，则本方较上二方为弱。本方抑制血小板聚集、抑制血凝作用及前述增加血液流变性等效果是其缓解血瘀证患者血液的浓、粘、凝、聚等状态，从而取得对有关疾病疗效的药理基础。

4．改善微循环：功能性子宫出血患者有甲皱微循环异常，表现为管袢轮廓模糊出现率及异型管袢等增加，微血流速度变慢，血液流态呈断线、虚线、絮状流等异常表现，血细胞聚集，管袢瘀血且数目减少。分型可见血气两虚型管袢轮廓模糊出现率显著高于血瘀气滞型，而管袢数目则明显少于血瘀气滞型。经本方治疗后可见毛细血管管袢轮廓由模糊变清晰，管袢数目增加，血细胞聚集减轻或消失，血流流态由异常的断线流、虚线流及絮状流变为正常的线形流，血流速度由慢变快，管袢瘀血减轻或消失。

5．对脑内单胺类物质的影响：小鼠口服给药分为每次给药或反复给药组（2次/日，2周)，用高效液相色谱测定摘出的大脑皮质、纹状体及海马的单胺类物质（NE、MHPG、DA、DOPAC、HVA、5-HT、5-HIAA)，结果显示：每次给药组当剂量为50mg/kg时，海马的NE下降，DA、DOPAC、HVA上升，大脑皮质及纹状体的单胺类无变化；当剂量为500mg/kg时，大脑皮质DA、HVA上升，海马NE、MHPG下降，DA、DOPAC、HVA上升。反复给药组剂量为50mg/kg时，大脑皮质DA、DOPAC、5-HIAA上升，纹状体NE、MHPG上升，海马单胺类无变化；剂量为500mg/kg时，大脑皮质除HVA外均上升，纹状体NE、MHPG、DA、5-HT上升，海马单胺类未见变化。

6．其他：本方有明显的抗炎作用，对大鼠巴豆油性肉芽囊的炎性渗出有显著的抑制作用，但对棉球肉芽肿的组织增生则无明显影响。对强的松龙的免疫抑制具有改善效果，能促进PHA的有丝分裂原活性。此外，本药尚能调整植物神经功能。