Valgansiklovir ialah prodrug untuk gansiklovir, yang merupakan analog sintetik 2'-deoksi-guanosina. Strukturnya adalah sama seperti gansiklovir, kecuali penambahan ester L-valil pada hujung 5' cincin deoksiribosa yang tidak lengkap. Valina meningkatkan kedua-dua penyerapan ubat dalam usus serta bioketersediaan ubat sebaik sahaja ia diserap. Ester L-valil dibelah oleh esterase dalam usus dan hati, meninggalkan gansiklovir untuk diserap oleh sel yang dijangkiti virus.[9]

Gansiklovir pertama kali difosforilasi kepada gansiklovir monofosfat oleh kinase timidina virus yang dikodkan oleh sitomegalovirus (CMV) apabila jangkitan.[10] Kinase selular manusia memfosforilasi lagi molekul untuk menghasilkan gansiklovir difosfat, kemudian gansiklovir trifosfat.[10] Kinase ini hadir dalam kepekatan 10 kali ganda lebih besar dalam sel dijangkiti CMV atau virus herpes simplex (HSV) berbanding dengan sel manusia yang tidak dijangkiti, membolehkan gansiklovir trifosfat tertumpu dalam sel yang dijangkiti.[10]

Gansiklovir triphosphate ialah perencat berpersaingan Deoksiguanosina trifosfat (dGTP).[10] Ia digabungkan ke dalam DNA virus dan lebih disukai menghalang polimerase DNA virus lebih daripada polimerase DNA selular. Gansiklovir trifosfat berfungsi sebagai substrat yang lemah dalam pemanjangan rantai. Setelah digabungkan ke dalam DNA virus oleh kerana persamaan strukturnya dengan dGTP, penamatan rantai berlaku sebaik sahaja nukleotida tunggal ditambahkan pada kumpulan hidroksil distal bagi cincin deoksiribosa gansiklovir yang tidak lengkap.[11]