Enclomiphene wirkt hauptsächlich als selektiver Estrogenrezeptor-Modulator (SERM), indem es Estrogenrezeptoren im Hypothalamus und in der Hypophyse antagonisiert, was zu einer erhöhten Sekretion von Gonadotropinen, insbesondere luteinisierendem Hormon (LH) und follikelstimulierendem Hormon (FSH), führt. Diese Erhöhung der Gonadotropine stimuliert die endogene Testosteronproduktion in den Hoden über die hypothalamisch-hypophysär-gonadale (HPG) Achse und fördert die Spermatogenese, ohne die Samenparameter negativ zu beeinflussen. Die genauen Signalwege, die an diesem Mechanismus beteiligt sind, insbesondere in verschiedenen Arten, müssen noch vollständig aufgeklärt werden.