Il fondamento logico dietro l'uso dell'asparaginasi risiede nel fatto che tutte le cellule leucemiche non sono in grado di sintetizzare l'amminoacido non essenziale asparagina, come invece fanno le cellule sane. Quindi le cellule leucemiche necessitano di una grande quantità esogena di asparagina, che circola liberamente nel sangue. L'asparaginasi quindi catalizza la conversione dell'L-asparagina in acido aspartico e ammoniaca privando le cellule leucemiche di tutta l'asparagina circolante.