抗利尿激素的作用主要是促进肾脏对水分的重吸收，减少尿液的生成，从而维持体内水分的平衡。具体来说，抗利尿激素通过与肾脏远曲小管和集合管的特异性受体结合，激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP水平升高，进而激活蛋白激酶A，导致膜蛋白磷酸化，增加水通道蛋白2的插入，促进水的重吸收。
此外，抗利尿激素还可以调节肾脏对钠的排泄，维持体内电解质的平衡。当体内水分减少或渗透压升高时，抗利尿激素分泌增加，促进肾脏对水分的重吸收，减少尿液的生成；反之，当体内水分过多或渗透压降低时，抗利尿激素分泌减少，肾脏对水分的重吸收减少，尿液生成增加。
抗利尿激素的作用对于维持人体的水平衡和渗透压平衡具有重要意义。如果抗利尿激素分泌不足或作用异常，可能导致尿崩症等疾病，出现尿量过多、烦渴等症状。