Tubuh memperlakukan obat-obatan sebagai zat kimia asing dan mencoba untuk membuangnya. Metabolisme adalah proses memodifikasi obat-obatan tersebut secara kimiawi, biasanya untuk membuatnya lebih larut dalam air sehingga dapat dikeluarkan. Hati melakukan sebagian besar pekerjaan, menggunakan enzim untuk menambah atau menghilangkan gugus kimia. Terkadang metabolisme mengaktifkan obat yang diberikan dalam bentuk tidak aktif. Terkadang menghasilkan metabolit yang beracun. Sebagian besar waktu, metabolisme hanya mempersiapkan obat untuk dieliminasi.

Keluarga sitokrom P450 adalah kelompok enzim metabolisme obat yang paling penting. Enzim-enzim ini menangani sebagian besar obat resep. Variasi genetik pada enzim-enzim ini menjelaskan mengapa sebagian orang memetabolisme obat dengan cepat dan sebagian lainnya dengan lambat. Seseorang dengan metabolisme yang buruk mungkin mengalami efek yang lebih kuat dari dosis standar, sementara seseorang dengan metabolisme yang sangat cepat mungkin membersihkan obat sebelum obat tersebut dapat bekerja. Interaksi obat seringkali melibatkan satu obat yang menghambat atau menginduksi enzim P450, mengubah metabolisme obat lain. Jus jeruk bali, misalnya, menghambat CYP3A4, yang dapat meningkatkan kadar statin dan obat-obatan lainnya.

Fase metabolisme:

• Fase I.
• Fase II.
• Aktivasi prodrug. Beberapa obat memerlukan metabolisme agar menjadi aktif.
• Metabolit beracun.

Metabolisme dan ekskresi secara bersama-sama menentukan berapa lama obat tetap berada di dalam tubuh.