口服后約60%~70%由腸道迅速吸收，血藥濃度達峰時間（tmax）為45~90分鐘。口服生物利用度（F）約為70%，年輕人對本品的吸收情況往往較老年人好。血漿蛋白結合率低。服用300mg平均峰濃度（cmax）為1.44μg/mL，可抑制基礎胃酸分泌50%達4~5小時。本品廣泛分布于全身組織（除腦以外），在肝臟內代謝，主要經腎排泄。24小時后口服量的約 48%以原形自腎排出；10%可從糞便排出。本品可經血液透析清除。腎功能正常時半衰期（t1/2）為2小時，肌酐清除率在20~50mL/分，半衰期（t1/2）為2.9小時，當<20mL/分時為3.7小時，腎功能不全時為5小時。本品可經胎盤轉運和從乳汁排出。
靜脈滴注劑量為75～117mg的3H標記西咪替丁產生血峰濃度為2.0～4.3mol/L(0.5～1.1mg/L)。西咪替丁血漿半衰期為123±12分鐘。尿液放射性證明藥物通過腎臟迅速排泄（2.5小時排泄60%）；70%以原形排出，還有19%以硫砜排出。西咪替丁與人體血漿蛋白結合率大約為22%。