兽用氨茶碱主要作用于支气管平滑肌，能够促进其舒张，增加呼吸道通透性，并且能够减轻炎症反应，从而起到平喘作用。

氨茶碱能够抑制磷酸二酯酶，增加细胞内的环磷腺苷水平，而环磷腺苷可以激活蛋白激酶A，进而导致平滑肌收缩蛋白的磷酸化和失活，使平滑肌松弛，从而扩张支气管。氨茶碱还能够抑制巨噬细胞、淋巴细胞和中性粒细胞等炎症细胞的活性，减少氧自由基的产生，增加血管外渗，从而减轻支气管炎症。氨茶碱在兽医领域主要用于治疗哮喘、慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病。比如在豚鼠中，研究表明氨茶碱可以对组胺引起的哮喘起到一定的平喘作用。