シタグリプチンは、ジペプチジルペプチダーゼ4（DPP-4）という酵素を競合阻害する。この酵素は、食事に反応して分泌されるインクレチンのGLP-1と消化管ホルモンのGIPを分解する。GLP-1とGIPの分解を防ぐことによって、インスリンの分泌を増加させ、膵臓のα細胞によるグルカゴンの放出を抑制することができる。これにより、血糖値が正常値に近づく。血糖値が正常値に近づくと、分泌されるインスリンと抑制されるグルカゴンの量が減少するため、他の経口血糖降下薬でみられるような「オーバーシュート」とそれに続く低血糖（低血糖）を防ぐ傾向がある。