增強免疫功能的藥理研究發現，六味地黃丸中的山茱萸、熟地黃、茯苓、澤瀉均含有多種氨基酸。山藥含有粘液蛋白、尿葉黃素、膽堿、氨基酸、澱粉酶、蛋白質、遊離氨基酸、脂肪、澱粉等。，而粘液蛋白在體內水解成營養蛋白和碳水化合物。茯苓還含有蛋白質和蛋白酶，並主要含有β-茯苓多糖，約占幹重的93%，具有顯著增加免疫功能的作用。牡丹皮中含有芍藥苷和丹皮酚，具有增強免疫力的作用。六味地黃丸不僅能提高正常老齡小鼠酸性酯酶陽性淋巴細胞和脾臟抗體細胞的比例，還能提高免疫低下老齡小鼠巨噬細胞FC和C3b受體的活性。從六味地黃丸活性成分的藥理研究中，可以得到六味地黃丸多糖CA4-3B和P-3。其在體外對小鼠腦細胞免疫功能影響的實驗結果證實，這兩種成分單獨使用在體外不僅能增強正常小鼠的細胞免疫功能，還能在壹定程度上提高衰老小鼠的免疫功能。進壹步分離活性級分3A(皂苷成分)具有促進快速衰老小鼠脾細胞分泌IgG的功能。
增強非特異性應激能力六味地黃丸中山茱萸能增強非特異性免疫功能，其水提物或醇提物能增強體液免疫功能。方中熟地黃具有興奮或調節腎上腺皮質軸，拮抗外源性性激素對垂體-腎上腺皮質的抑制作用，延緩肝臟對皮質激素的分解，提高血液中皮質激素水平的作用。既能保持皮質類固醇的生理作用，又能減少皮質類固醇引起的副作用。許多臨床實驗報告也證實，六味地黃丸具有人參樣的抗低溫、抗疲勞、耐缺氧和促腎上腺皮質激素樣作用。
改善體內自由基代謝的現代藥理學研究證實，熟地黃能增強谷胱甘肽過氧化物酶的活性，降低脂質過氧化物。六味地黃丸能提高家蠅大腦超氧化物歧化酶活性和蛋白質含量，降低脂褐素含量，從而延長家蠅存活時間。能使老齡小鼠血清中過氧化脂質和肝臟中脂褐素含量接近幼鼠水平，明顯提高老齡小鼠紅細胞中過氧化氫酶活性，改善自由基代謝紊亂，增強SOD活性，降低過氧化脂質含量，明顯增強皮質酮所致陰虛小鼠免疫器官清除自由基的能力。這說明六味地黃丸是通過改善自由基代謝和抗氧化來發揮抗衰老作用的。
抗DNA損傷和誘生幹擾素的藥理研究證實，方中山茱萸和茯苓能明顯改善環磷酰胺(CPP)引起的白細胞減少癥。在其抗衰老機理的實驗中發現，六味地黃丸能明確抑制環磷酰胺CPP引起的小鼠骨髓細胞微核率升高，明顯抑制CPP引起的小鼠骨髓細胞姐妹單體交換頻率升高，具有良好的抗DNA損傷作用。六味地黃湯醇沈劑作為幹擾素劑和生長促進劑作用於人扁桃體細胞，可促進人扁桃體產生自發性幹擾素。
改善記憶能力的藥理研究也證實熟地黃能改善實驗性腦功能障礙，增強老年人的記憶力。熟地黃、山藥、山茱萸能調節大腦中樞通道，改善大腦代謝和中樞神經遞質的傳遞，增強學習記憶能力。山藥、山茱萸、茯苓能促進腦細胞的生長發育。長期服用六味地黃丸可提高記憶獲得和保持能力，改善其空間記憶能力，部分改善其條件回避反應能力。
中藥血清藥理學和復方藥動學研究發現，口服六味地黃丸後的11血液成分及其原料藥來源中有4種是新產生的代謝產物，其中5-HMFA是由地黃、澤瀉、山茱萸共同作用產生的，具有良好的補腎和改善血液流變學的作用。5-HMFA和丹皮酚能調節“衰老”動物的體重、心率、胸腺和脾臟重量指數、血清和血漿粘度等11指標，表現出明顯的補腎作用；其他7種成分是六味地黃丸所含成分的原型，對其體內抗衰老量的貢獻相同。