Fulvestrantul este un antagonist competitiv al receptorilor de estrogen (RE) cu o afinitate comparabilă cu cea a estradiolului. Fulvestrantul blochează efectele trofice ale estrogenilor fără a prezenta activitate agonistă parțială (asemănătoare estrogenului). Mecanismul de acțiune este asociat cu reglarea negativă a nivelurilor proteinelor receptorilor de estrogen. Studiile clinice efectuate pe femei aflate la postmenopauză cu cancer mamar primar au arătat că fulvestrantul reduce semnificativ nivelurile proteinelor RE în tumorile ER-pozitive comparativ cu placebo. De asemenea, a fost observată o scădere semnificativă a expresiei receptorilor de progesteron, în concordanță cu lipsa efectelor tipice agoniștilor de estrogen. De asemenea, s-a demonstrat că fulvestrantul 500 mg este mai eficient decât fulvestrantul 250 mg în suprimarea RE și a markerului de proliferare Ki67 în tumorile mamare în context neoadjuvant la femeile aflate la postmenopauză.