靜脈注射磷酸依托泊苷后藥物在血液中迅速地完全轉化為依托泊苷。臨床研究表明，磷酸依托泊苷和依托泊苷具有生物等效性，靜脈注射等摩爾的磷酸依托泊苷和依托泊苷，二者的生物利用度之間無顯著性差異。
靜脈注射依托泊苷的分布半衰期約為1.5小時，穩態平均分布容積為8～29L/㎡或7～17L/㎡，終末消除半衰期為4～11小時，依托泊苷有兩條消除途徑，一條是腎臟途徑，另一條是代謝和膽汁排泄，尿中依托泊苷的主要代謝產物是其內酯環打開所形成的羥酸(4’-去甲基差向鬼臼毒素-9-(4，60-(R)乙叉雙香豆素-β-D-吡喃葡萄糖苷))，此外還有CYP4503A4同功酶催化依托泊苷的二甲氧酚環發生氧位去甲基化形成的兒茶酚產物以及依托泊苷的葡萄糖酸及硫酸結合物，機體的總清除率為33～48ml/min/㎡或16～36ml/min/㎡之間，且總清除率與劑量無相關性。依托泊苷主要經腎臟排泄，成人靜脈注射72～290mg/㎡依托泊苷，有42～67%的藥物經腎臟排入尿液中，16%的藥物隨膽汁排入糞便中，尿液中原形藥物低于給藥量的50%，兒童靜脈注射依托泊苷后24小時腎臟的排泄率約為55%。連續使用100mg/㎡依托泊苷4～5天，藥物在血漿中無蓄積性。在體外試驗中依托泊苷與人血漿蛋白具有高度的結合力(97%)，主要與白蛋白結合，血白蛋白水平和游離型依托泊苷呈顯著負相關，在小兒中，依托泊苷的腎臟清除率和血漿白蛋白水平呈負相關，體外試驗中保泰松可影響依托泊苷和血漿蛋白的結合，體內試驗中水楊酸鈉和阿司匹林等在有效血藥濃度范圍內均可影響依托泊苷與蛋白的結合。
依托泊苷較難透過血腦屏障，腦脊液和腦腫瘤中的藥物濃度低于腦外腫瘤和血漿中的藥物濃度，給藥2～20小時后約為血藥濃度的1～10%。正常肺組織中的濃度高于轉移性肺部腫瘤的濃度，子宮正常組織和原發腫瘤中的藥物濃度相似。