La nitrofurantoina inibisce le funzioni del DNA e dell'RNA attraverso un meccanismo non del tutto chiarito, sebbene si ipotizzi che la bioriduzione del nitrogruppo sia una parte essenziale nel meccanismo d'azione. Gli acidi nucleici, specialmente tRNA, sono i target primari nella mutagenesi e carcinogenesi indotta dai nitrofurani; inoltre bloccano la sintesi dell'Acetil-CoA a partire dal piruvato, nei batteri.