解偶联剂如DNP的作用机制在于它们能够快速地消耗跨膜的质子梯度，使得质子难以通过F1F0-ATP合酶上的质子通道来合成ATP，从而将贮存在质子梯度之中的电化学势能转变成热。

这就将呼吸链与氧化磷酸化之间的偶联关系解开，使得在氧化磷酸化被抑制的情况下，呼吸链的电子传递仍然能够顺利进行。

此外，随着质子梯度的消失，电子在呼吸链上“回流”压力将会减轻，进而导致细胞内脂肪等物质的生物氧化更加旺盛。