Hay múltiples efectos que tienen. Algunos están mediados por la unión de esteroides al receptor de andrógenos y otros no. En el nivel molecular, funcionan como cualquier otro esteroide. Se difunden en la célula y se unen al receptor de andrógenos en el citoplasma. Este complejo receptor-esteroide luego viaja al núcleo donde activa los factores de transcripción que aumentan la transcripción de una secuencia de ADN a través de la ARN polimerasa. Esto finalmente conduce a la síntesis de proteínas.
Las proteínas sintetizadas dependen de la célula a la que se une el esteroide. En el tejido conectivo aumentará la producción de colágeno. En el tejido muscular puede aumentar la síntesis de actina y miosina. Etc.
Los esteroides anabólicos también pueden aumentar la síntesis de somatomedinas como IGF-1 y sus análogos en respuesta a la hormona del crecimiento. IGF-1 tiene efectos proliferativos propios y aumenta la retención de nitrógeno por lo que este sería un ejemplo de un efecto no mediado por el receptor de andrógenos.
Los andrógenos también pueden aumentar la proliferación de células satélite. Las células satélite son básicamente miocitos inmaduros que pueden donar sus núcleos para madurar las células musculares. Aumentar la cantidad de núcleos en las células musculares permitirá una mayor tasa de síntesis de proteínas simplemente porque hay más secuencias de ADN para que se una la ARN polimerasa.
