Хлорохін є ефективним протималярійним та протиамебіазним препаратом. Він найефективніший відносно всіх форм Plasmodium vivax, Plasmodium malariаe та Plasmodium ovale. Найбільш стійкі до нього штами Plasmodium falciparum.Це один із потужних і швидкодіючих шизонтоцидів, а також гаметоцидів відносно Pl. vivax, Pl. ovale, Pl. malariae. Діє також на незрілі гаметоцити Plasmodium falciparum. Оскільки препарат неефективний щодо екзоеритроцитарних форм малярії, його не використовують для профілактики у випадках інфекції Pl. vivax і Pl. ovale. Механізм його шизонтоцидної дії в крові з’ясований не до кінця, але в кінцевому результаті призводить до порушення синтезу ДНК паразита. Механізм його дії проти трофозитних форм Entamoeba hystolytica подібний до дії еметину. Крім вищезазначених ефектів, засіб має протизапальну та імунодепресантну дію, однак його токсичність обмежує тривалість терапії цим препаратом.