Η ατοβακόνη και η προγουανίλη παρεμβαίνουν σε δύο διαφορετικές μεταβολικές οδούς της βιοσύνθεσης των πυριμιδινών που απαιτούνται για την αντιγραφή των νουκλεϊνικών οξέων. Ο μηχανισμός δράσης της ατοβακόνης έναντι του P. falciparum είναι μέσω αναστολής της μεταφοράς ηλεκτρονίων στο μιτοχόνδριο. Ένας μηχανισμός δράσης της προγουανίλης μέσω του μεταβολίτη της, την κυκλογουανίλη, είναι η αναστολή της διυδροφυλικής αναγωγάσης, πράγμα που αναστέλλει τη σύνθεση του deoxythymidylate. Η προγουανίλη έχει επίσης ενθελονοσιακή δράση και μπορεί να ενισχύσει την ικανότητα της ατοβακόνης να ελαττώσει το φορτίο της μεμβράνης του μιτοχονδρίου σε παράσιτα της ελονοσίας. Ο μηχανισμός αυτός ενδέχεται να ερμηνεύει την συνεργική δράση που διαπιστώνεται με την ταυτόχρονη χορήγηση των δύο φαρμάκων σε συνδυασμό.