I vari composti attivi e citotossici esplicano la loro azione legandosi all'azoto 7 e all'ossigeno 6 della guanina e in misura minore all'adenina (azoto 1 e 3) e alla citosina (azoto 3). La guanina alchilata perde affinità per la citosina e tende a legarsi con la timina formando coppie aberranti; il sistema di riparazione cellulare porta dunque all'escissione della guanina (depurinazione) con conseguenti alterazioni genomiche che innescano l'apoptosi. Questi composti sono inoltre in grado di interagire con il desossiribosio e i fosfati che costituiscono l'impalcatura del DNA.