A szervezet idegen vegyi anyagként kezeli a gyógyszereket, és megpróbál megszabadulni tőlük. Az anyagcsere az a folyamat, amelynek során kémiailag módosítják ezeket a gyógyszereket, általában azért, hogy vízben oldódóbbak legyenek, és így kiürülhessenek. A munka nagy részét a máj végzi, enzimek segítségével kémiai csoportokat ad hozzá vagy távolít el. Az anyagcsere néha aktivál egy inaktív formában beadott gyógyszert. Néha egy mérgező metabolitot termel. Az esetek többségében egyszerűen csak előkészíti a gyógyszert a kiürülésre.

A citokróm P450 család a gyógyszermetabolizáló enzimek legfontosabb csoportja. Ezek az enzimek a vényköteles gyógyszerek nagy részét kezelik. Ezen enzimek genetikai variációi magyarázzák, hogy egyes emberek miért metabolizálják gyorsan, mások pedig lassan a gyógyszereket. Egy lassú metabolizáló erősebb hatásokat tapasztalhat standard dózistól, míg egy ultragyors metabolizáló a gyógyszert kiürítheti a szervezetből, mielőtt az hatni tudna. A gyógyszerkölcsönhatások gyakran magukban foglalják azt, hogy az egyik gyógyszer gátolja vagy indukálja a P450 enzimet, megváltoztatva egy másik gyógyszer metabolizmusát. A grépfrútlé például gátolja a CYP3A4-et, ami növelheti a sztatinok és más gyógyszerek szintjét.

Anyagcsere fázisai:

• I. fázis. Oxidáció, redukció és hidrolízis, gyakran citokróm P450 által.
• II. fázis. Konjugáció glükuronsavval, szulfáttal vagy más csoportokkal az oldhatóság növelése érdekében.
• Előgyógyszer aktiválása. Néhány gyógyszer aktiválásához anyagcsere szükséges.
• Mérgező metabolitok. Egyes gyógyszerek reaktív metabolitokat termelnek, amelyek károsíthatják a májat.

Az anyagcsere és a kiválasztás együttesen határozza meg, hogy mennyi ideig marad egy gyógyszer a szervezetben.