Farmakokinetyka i farmakodynamika Bilastyna wykazuje liniową farmakokinetykę w zakresie badanych dawek (5 do 200 mg) z niewielką zmiennością międzyosobniczą. Szybko wchłaniana po przyjęciu doustnym, osiągając maksymalne stężenie w osoczu krwi już po około 1,3 godziny. Pojemność dystrybucji bilastyny wynosi 1,29 l/kg, a jej efekt terapeutyczny utrzymuje się do 26 godzin. Nie zaobserwowano kumulacji leku w organizmie. Prawie 95% dawki 20 mg jest wydalane z moczem (28,3%) i kałem (66,5%) w postaci niezmienionej. Stąd wiadomo, że bilastyna nie jest metabolizowana w wątrobie, więc ryzyko wejścia w interakcje z lekami metabolizowanymi przez cytochrom P450 jest bliskie zeru. W dawkach terapeutycznych bilastyna wiąże się z białkami osocza w 84–90%, a jej średni okres półtrwania wynosi 14,5 godziny.
Mechanizm działania Bilastyna znosi wszystkie działania biologiczne histaminy – jednego z najważniejszych mediatorów w alergicznym nieżycie nosa, alergicznym zapaleniu spojówek czy w astmie oskrzelowej, a także w innych procesach zapalnych. Pobudzając receptor H1, histamina powoduje skurcz mięśni gładkich oskrzeli – napad duszności, a także jelit u alergików pokarmowych.