Molnupiriawir jest pochodną N4-hydroksycytydyny (EIDD-1931), będącej inhibitorem wirusów grypy A i B o szerokim spektrum działania. N4-Hydroksycytydyna wykazuje jednak słabą biodostępność przy przyjmowaniu doustnym, co ogranicza jej potencjalne zastosowanie kliniczne. W przypadku molnupirawiru, grupa 5′-OH jest zestryfikowana kwasem izomasłowym, dzięki czemu poprawie uległy właściwości farmakokinetyczne związku, w tym uzyskana została dobra dostępność biologiczna jako leku doustnego.
Wywiera działanie przeciwwirusowe poprzez wprowadzanie błędów kopiowania podczas replikacji wirusowego RNA. Powoduje przypadkowe tranzycje C-U i G-A o niskiej częstotliwości, co prowadzi do katastrofy błędów.
Molnupirawir był pierwotnie badany (pod nazwą EIDD-2801) na Uniwersytecie Emory’ego w kierunku leczenia grypy przez uniwersytecką firmę zajmującą się innowacją leków, Drug Innovation Ventures at Emory (DRIVE). Został następnie przejęty przez Ridgeback Biotherapeutics, która później nawiązała współpracę z Merck & Co. w celu dalszego rozwoju leku.