Il meccanismo d'azione dell'APF avviene tramite i seguenti prodotti di reazione:
Idrossiapatite fluorurata
Trifluorofosfato stannoso
Fosfato bicalcico diidrato (DCPD)
DCPD + Fluoruro di calcio + fluorapatite
Quando l'APF viene applicato sui denti, provoca inizialmente la disidratazione e il restringimento del volume dei cristalli di idrossipatite che, successivamente all'idrolisi, forma un prodotto intermedio chiamato fosfato bicalcico diidrato (DCPD). Questo DCPD è altamente reattivo con lo ione fluoruro e inizia a formarsi immediatamente quando viene applicato l'APF.
Il fluoro penetra più profondamente nei cristalli attraverso le aperture prodotte dal ritiro e porta alla formazione di fluoroapatite.
Per la conversione dell'intero DCPD così formato in fluoroapatite, è necessaria una penetrazione più profonda e un apporto continuo di fluoro. Per questo motivo, l'APF viene applicato ogni 30 secondi e i denti devono essere mantenuti bagnati per 4 minuti. 
Poiché un'elevata concentrazione di fluoro e un pH basso favoriscono la deposizione di fluoro, si è scoperto che l'acidificazione della soluzione di fluoro con acido fosforico sopprime la dissoluzione dello smalto, nonché la formazione di fluoruro di calcio e fornisce un trattamento più efficace. 
Il prodotto intermedio formato è il fosfato bicalcico diidrato e il fluoruro di calcio è il principale prodotto di reazione.

Elementi essenziali di odontoiatria preventiva e di comunità 
Soben Pietro 
5a edizione