cAMP和cGMP作為神經遞質、激素、光和氣味等物質的第二信使，廣泛作用于細胞內靶器官，如：激酶、離子通道及各種PDEs。當外來信號經跨膜傳遞并引起一系列生理反應使核苷酸環化酶激活后(如圖1所示)，cAMP和cGMP產生，PDEs家族的使命便是使之水解失活為5-單磷酸核苷（monophosphate nucleoside5, AMP)。核苷酸環化酶的合成和PDEs水解失活之間的平衡決定了第二信使cAMP和cGMP的濃度。值得注意的是，cGMP不但被PDEs水解，而且能調節一些PDEs活性，如PDE2可被cGMP刺激，而PDE3可被cGMP抑制，PDE4對cGMP不敏感。
PDE4抑制劑的抗炎作用機制主要涉及[5，8，9]：①抑制多種炎癥介質/細胞因子的釋放，能夠抑制TH 2細胞IL-4、 IL-5基因的表達。②抑制白細胞的激活(呼吸爆發)，抑制白細胞游走。③抑制細胞粘附因子(CAM)的表達或上調。④誘導產生具有抑制活性的細胞因子，如IL-6。⑤誘導細胞凋亡。⑥刺激內源性激素和兒茶酚胺類物質的釋放。
PDE5作用機制 關于陰莖勃起的機制很復雜，目前尚無統一認識。現在多數研究者已將注意力從血流動力學轉向神經介質。已證實有三種神經機制共同參與海綿體平滑肌和螺旋動脈張力調控。即腎上腺素能、膽堿能、和非腎上腺素能非膽堿能(NANC)。現在認為NANC機制是海綿體血管、平滑肌舒張的主要機制，而NO為NANC的神經介質。在整個勃起生理過程中，陰莖血管及海綿體平滑肌舒張是關鍵因素。sildenafil通過NO/cGMP通路而發揮作用. 在盆腔神經NANC神經系統刺激下，NO合酶(NOS)作用于L-精氨酸的胍基氮末端產生NO，由于其親脂性，可透過細胞膜在鄰近細胞間迅速擴散，并作用于細胞中的鳥苷酸環化酶(GC)，與其亞鐵血紅素分子中的鐵離子結合，形成NO-GC復合物。這種復合物與該酶的卟啉部位相結合，導致構型的改變而激活GC，使細胞中cGMP大量產生，cGMP作為細胞內第二信使，可產生一系列生理反應，使海綿體平滑肌及血管舒張。cGMP傳遞信息的同時被PDE5水解轉化為5-GMP而失活。sildenafil選擇性抑制PDE5對cGMP水解，從而使cGMP積聚性濃度提高，大大增強了其血管舒張效果