Die Summenformel lautet C14H19NO2. Methylphenidat besitzt zwei asymmetrische Kohlenatome, zwei chirale Zentren, und weist aus diesem Grund 4 verschiedene Formen auf: (+)‑ und (-)‑Erythromethylphenidat, und (+)‑ und (‑)‑Threomethylphenidat (Buckner 1969a). Klinisch wird Methylphenidat in der threo-Form als Razemat, mit einem potenteren d‑(+)‑Enantiomer (d-Methylphenidat) und einem weniger potenten l‑(-)‑Enantiomer (l-Methylphenidat) angewendet (Kimko 1999a). Der Wirkstoff ist löslich in Alkohol, Ethylacetat und Ether und praktisch unlöslich in Wasser und Petrolether (O'Neil 2001a).