人体内的血液在体内循环1次大约1分钟，因此药物在体内的分布通常进行得很快，且处于动态平衡状态中，即随药物的吸收和排泄不断变化着。药物的组织分布过程包括两个步骤:①药物从血液通过毛细血管壁向组织液的转运;②药物从组织液通过细胞膜向组织细胞的转运。药物在血液-组织液-细胞中的转运一般是可逆的，故药物的分布是处于动态平衡中。当药物对某一些组织有特殊的亲和性时，药物从组织解脱入血的速度比进入组织的速度慢，该组织就可能成为药物储库。药物连续应用时，该组织中的药物浓度有逐渐升高的趋势，这种现象称为蓄积(accumulation)。

为了定量评价药物在体内的分布情况，人们提出了表观分布容积(apparent volume of distribution， V _d)的概念，它是假设在药物充分分布的前提下，体内全部药物按血中同样浓度溶解时所需的体液总容积。当药物在组织中的浓度与血液中的药物浓度相等时，则表观为分布容积与体内的体液容积相等;当药物不易进入组织内时，在组织中的浓度低于血液中的药物浓度，表观为分布容积小于体液容积;当药物与组织的亲和力较大时，药物在组织中浓度高于血液中的药物浓度，则表观为分布容积大于体液的真实容积。

血浆中存在着6%～8%的蛋白质，其中有许多蛋白质(如白蛋白、α ₁-酸性糖蛋白、脂蛋白等)能与药物发生结合，从而使其很难透过血管壁向组织转运，影响药物的体内分布，同时也影响药物的代谢和排泄。药物进入血液后，一部分与血浆蛋白作用成为结合型药物，另一部分以非结合的游离型药物存在，药物向组织的转运主要取决于游离型药物的浓度。因此，血中游离型药物浓度是影响药效的重要因素，许多体内实验均证明了药物的药理效应或毒性与它们在血液中的游离部分，而不是总浓度直接相关。对于某些毒副作用较大的药物，与血浆蛋白结合可起到减毒和保护机体的作用。药物与血浆蛋白的结合是可逆的，存在结合与解离的动态平衡。当游离型药物随着转运和消除而浓度降低时，一部分结合型药物就转变成游离型药物，使血液及作用部位的游离型药物浓度在一定时间内保持相对稳定。因此，从这个意义上来说，药物与蛋白结合也是药物贮存的一种形式。某些脂溶性药物需要和血浆蛋白结合以增大其水溶性，才便于在体内运输。

药物从血液进入组织后，也能与细胞间隙或者细胞内的蛋白、脂肪、DNA、酶以及黏多糖类等高分子化合物发生非特异性结合。这种结合与药物和血浆蛋白结合的原理相同，也是可逆的，起着药物贮库的作用。连续使用与组织亲和性很高的药物时，将会使其在组织中的浓度逐渐升高，造成药物蓄积。如碘可在甲状腺组织中蓄积，其浓度可比血浆浓度高1万倍。蓄积现象发生于靶器官时，则呈现作用的持续性，药物作用时间比从血药清除速度推算的要长。但长时间滞留组织内的蓄积可能会导致蓄积中毒，尤其对于肝、肾功能不健全的患者，可能会造成严重后果。

药物是通过血液循环向体内各组织分布的，对于小分子脂溶性药物，很容易通过结构疏松的毛细血管壁，这时组织的血流灌注速率成为药物分布的主要限速因素。通常血流量大、血液循环好的器官和组织，药物的转运速度和转运量相应较大;反之，血流少的器官或组织，药物的转运速度慢，转运量也相应较少。人体不同脏器和组织的血流量相差很大，如心、脑、肝、肾等重要脏器的血流量大，血液循环较好;脂肪和结缔组织血流量少，血液循环较差。故一般药物在心、肝、肾中的分布较快，而在皮肤和皮下脂肪中的分布较慢。

药物要进入组织器官中，必须先通过血管壁，最后还要穿透组织细胞膜。因此，毛细血管和组织细胞膜的通透性是影响药物分布的另一重要因素。毛细血管的通透性主要取决于管壁细胞间的微孔和血管内皮细胞的膜屏障。肝脏中的肝窦分布着不连续性毛细血管壁，管壁上有许多缺口，即使对较大的分子也比较容易通过;而脑和脊髓的毛细血管内壁结构致密，细胞间隙极少，水溶性药物及极性药物很难透入脑和脊髓。组织细胞膜的通透性影响药物从组织液向组织细胞内的转运，不同药物、不同组织、不同转运方式，其影响因素有很大的差异，详细内容可参阅有关书籍。

药物与蛋白结合后将不能有效穿过血管壁，因此药物蛋白结合率对药物的分布有重要的影响。药物与蛋白结合除了受药物的理化性质、给药剂量、药物与蛋白的亲和力以及药物相互作用等因素影响外，还与种族、性别、年龄、病理生理状态等有关。各种动物的血浆蛋白对药物的亲和性不同，故药物的蛋白结合率会因动物种类的不同而异，因此用动物实验数据来预测人体蛋白结合情况并不完全合适。男女性别对药物血浆蛋白结合也有很大的影响，如女性的水杨酸蛋白结合率明显高于男性，而男性对磺胺类药物的蛋白结合率常高于女性。年龄是影响药物蛋白结合的一个重要生理因素，因为血浆的容量及其组成随年龄而改变，如磺胺类药物的蛋白结合率随年龄的增加而增加。新生儿血浆白蛋白浓度比成人低，故新生儿对许多药物的结合率要比成人低，所以血浆及组织中的游离药物比例较高，这是小儿对药物较成人敏感的原因之一。另外，机体组织发生病变时，蛋白结合率也会发生变化。如肝、肾功能不全时，血浆蛋白含量降低，使得某些蛋白结合率高的药物如苯妥英钠的血中游离型比例增加，从而导致药理作用增强甚至出现毒性反应。

药物的理化性质首先影响与蛋白的结合，其次还会影响药物对血管壁和细胞膜的通透性。前已述及，药物通过毛细血管壁与细胞膜主要是微孔途径和脂质途径两种。药物分子量对微孔途径有较大的影响，尤其是细胞膜上的微孔很小，只有小分子的药物才能通过，故水溶性药物通过微孔的扩散速率与分子量成反比。采用脂质途径扩散的药物遵循pH分配假说，脂溶性强的药物和分子型的药物有利于透过。

除了药物的脂溶性、分子量、解离度及与蛋白结合能力等理化性质外，采用现代制剂技术制备的络合物、乳剂、胶束以及脂质体、微球等微粒和纳米粒等也会明显改变药物的体内分布。如氟尿嘧啶乳剂对淋巴系统有选择性分布，有利于治疗淋巴转移的癌症。脂质体可因单核吞噬细胞系统中的单核巨噬细胞的吞噬作用而增加在该系统的分布。目前正在兴起的靶向给药系统就是通过制剂技术的巧妙设计来改变药物的分布。

合并用药对分布的影响主要是通过对药物蛋白结合率的影响而发挥作用。一些蛋白结合率很高的药物将会与合并使用的药物竞争蛋白结合位点，使游离型药物显著增加，从而引起药物的分布、代谢和排泄的改变，最终导致药效的改变和不良反应的产生。如甲氨蝶呤与阿司匹林或磺胺合用，会使血中游离甲氨蝶呤浓度升高，显著增加对骨髓的抑制作用。由于机体的代偿机制作用，一般来讲，只有那些蛋白结合率高(90%以上)、表观分布容积小的药物合并使用时，才有可能产生具有临床意义的置换作用。