Organizm traktuje leki jak obce substancje chemiczne i stara się ich pozbyć. Metabolizm to proces chemicznej modyfikacji tych leków, zazwyczaj w celu zwiększenia ich rozpuszczalności w wodzie, co ułatwia ich wydalanie. Większość pracy wykonuje wątroba, wykorzystując enzymy do dodawania lub usuwania grup chemicznych. Czasami metabolizm aktywuje lek podany w postaci nieaktywnej. Czasami wytwarza toksyczny metabolit. W większości przypadków po prostu przygotowuje lek do eliminacji.

Rodzina cytochromu P450 to najważniejsza grupa enzymów metabolizujących leki. Enzymy te odpowiadają za znaczną część leków wydawanych na receptę. Zmienność genetyczna tych enzymów wyjaśnia, dlaczego niektórzy ludzie metabolizują leki szybko, a inni wolno. Osoby o słabym metabolizmie mogą odczuwać silniejsze efekty po standardowej dawce, podczas gdy osoby o ultraszybkim metabolizmie mogą wydalić lek, zanim zdąży on zadziałać. Interakcje leków często polegają na tym, że jeden lek hamuje lub indukuje enzym P450, zmieniając metabolizm innego leku. Na przykład sok grejpfrutowy hamuje CYP3A4, co może podwyższać poziom statyn i innych leków.

Fazy ​​metabolizmu:

• Faza I. Utlenianie, redukcja i hydroliza, często przez cytochrom P450.
• Faza II. Sprzęganie z kwasem glukuronowym, siarczanem lub innymi grupami w celu zwiększenia rozpuszczalności.
• Aktywacja proleku. Niektóre leki wymagają metabolizmu, aby stać się aktywne.
• Toksyczne metabolity. Niektóre leki wytwarzają reaktywne metabolity, które mogą uszkodzić wątrobę.

Metabolizm i wydalanie łącznie decydują o tym, jak długo lek pozostaje w organizmie.