关于生长素的作用机理有两种假说：“酸生长理论”和“基因活化学说”。
（1）酸生长理论（acid  growth  theory）的要点是：
①原生质膜上存在着非活化的质子泵（H⁺-ATP酶），生长素作为泵的变构效应剂，与泵蛋白结合后使其活化；
②活化了的质子泵消耗能量（ATP），将细胞内的H+泵到细胞壁中，导致细胞壁基质溶液的pH下降；
③在酸性条件下，H⁺一方面使细胞壁中对酸不稳定的键（如氢键）断裂，另一方面（也是主要的方面）使细胞壁中的某些多糖水解酶（如纤维素酶）活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛；
④细胞壁松弛后，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，细胞吸水，体积增大而发生不可逆增长。（2）基因活化学说认为：
①生长素与质膜上或细胞质中的受体结合；
②生长素-受体复合物诱发肌醇三磷酸（IP3）产生，IP3打开细胞器的钙通道，释放液泡中的Ca²⁺，增加细胞溶质Ca²⁺水平；
③Ca²⁺进入液泡，置换出H⁺，刺激质膜ATP酶活性，使蛋白质磷酸化；
④活化的蛋白质因子与生长素结合，形成蛋白质-生长素复合物，移到细胞核，合成特殊mRNA，最后在核糖体形成蛋白质（酶），合成组成细胞质和细胞壁的物质，引起细胞的生长。