Mechanizm działania glukagonu sprowadza się do jego interakcji ze swoistymi receptorami błon różnych komórek (hepatocyty, komórki B i D wysp trzustkowych, adypocyty, komórki mięśnia sercowego, komórki około- pęcherzykowe tarczycy i in.), pobudzenia cyklazy adenylanowej i wyzwolenia przez zwiększenie stężenia cAMP zjawisk charakteryzujących czynność fizjologiczną tych komórek. Metaboliczne wpływy glukagonu obejmują przemianę węglowodanów, tłuszczów i białek.