Omeprazol được hấp thu hoàn toàn ở ruột non sau khi uống từ 3 - 6 giờ. Sinh khả dụng khoảng 60%. Thức ăn không ảnh hưởng lên sự hấp thu thuốc ở ruột. Thuốc có thể tự làm tăng hấp thu và sinh khả dụng của nó do ức chế dạ dày bài tiết acid. Thuốc gắn nhiều vào protein huyết tương (khoảng 95%) và được phân bố ở các mô, đặc biệt là ở tế bào viền của dạ dày. Sinh khả dụng của liều uống sẽ tăng lên khoảng 60% khi uống tiếp theo mỗi ngày một liều. Thời gian bán thải ngắn (khoảng 40 phút), nhưng tác dụng ức chế bài tiết acid lại kéo dài, nên có thể dùng mỗi ngày chỉ 1 lần.
Omeprazol được chuyển hóa hoàn toàn tại gan, đào thải nhanh, chủ yếu qua nước tiểu (80%), phần còn lại theo phân. Các chất chuyển hóa đều không có hoạt tính, nhưng lại tương tác với nhiều thuốc khác do tác dụng ức chế các enzym của cytochrom P450. Dược động học của thuốc thay đổi không có ý nghĩa ở người cao tuổi hay người bị suy chức năng thận. Ở người bị suy chức năng gan, sinh khả dụng của thuốc tăng và độ thanh thải thuốc giảm, nhưng không có tích tụ thuốc và các chất chuyển hóa của thuốc trong cơ thể.