Oksytocyna powoduje skurcze mięśni przez zwiększanie wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca2*.
Działa na specyficzne receptory w błonie mięśniowej macicy, których liczba się zwiększa w ciąży, osiągając maksimum przed terminem rozwiązania. Hormon nie działa na macicę poza okresem ciąży. Oksytocyna w trakcie porodu lub poronienia powoduje zwiększenie napięcia mięśnia macicy, szczególnie trzonu macicy. Małe dawki pobudzają rytmiczne skurcze macicy w trakcie porodu połogu, wzmacniając je oraz zwiększając ich częstotliwość. W dużych dawkach oksytocyna powoduje tężcowy skurcz macicy.
Działając na komórki mięśniowo-nabłonkowe gruczołów mlecznych, oksytocyna powoduje wytrysk mleka w trakcie karmienia piersią.