L'isoniazide è un profarmaco e deve essere attivato da un enzima catalasi perossidasi che nel "M. tuberculosis" è chiamato KatG. KatG accoppia l'acido isonicotinico in forma esterificata, derivato dall'attivazione dell'isoniazide, con il NADH per formare un complesso acile-NADH. Questo complesso lega saldamente la enoil-ACP reduttasi nota come InhA, in questo modo bloccando l'azione dell'Acido grasso sintasi. Questo processo inibisce la sintesi di acido micolico, necessario per la parete cellulare dei micobatteri. L'attivazione di KatG produce diversi radicali, tra cui monossido di azoto che si è dimostrato importante anche nell'azione di un altro profarmaco antimicobatterico: il PA-824.