La pharmacocinétique étudie le devenir des médicaments dans l'organisme. La pharmacodynamie décrit la relation entre la dose ou la concentration plasmatique et l'effet pharmacologique. La pharmacocinétique descriptive identifie les paramètres, volumes de distribution et clairance plasmatique, qui caractérisent la distribution et l'élimination. L'élimination des anesthésiques se fait principalement par métabolisme hépatique et excrétion rénale et biliaire. Les modèles pharmacocinétiques décrivent l'évolution des concentrations plasmatiques en fonction des modalités d'administration de l'anesthésique. Le modèle tricompartimental est le plus adapté aux anesthésiques. La précision prédictive des modèles standard est améliorée par certaines méthodes telles la cinétique initiale (front-end kinetic) et la pharmacocinétique des populations associée à l'analyse bayésienne. L'effet pharmacodynamique est lié principalement à la concentration de l'anesthésique au site d'action. Le concept pharmacocinétique/pharmacodynamie (PK/PD) décrit la relation entre la concentration au site d'action et l'effet clinique. Ce principe est appliqué à l'administration des anesthésiques par les techniques d'anesthésie intraveineuse à objectif de concentration (AIVOC). L'interaction entre deux anesthésiques est le plus souvent synergique. Le modèle des surfaces de réponse optimise l'administration simultanée de deux anesthésiques. La pharmacogénétique décrit la variabilité inter-individuelle de l'effet des anesthésiques liée surtout au polymorphisme de certaines enzymes du métabolisme.