理性药物设计并非筛选成千上万种化合物并寄希望于找到有效成分，而是从了解生物靶点入手。如果蛋白质的结构已知，化学家就可以设计与其活性位点相匹配的分子。如果靶点是酶，他们就可以设计抑制剂来阻断其活性。这种方法之所以被称为理性，是因为它基于对靶点的理解，而非反复试验。

这个过程通常始于结构生物学。X射线晶体衍射、冷冻电镜或核磁共振可以揭示靶标的三维结构。然后，利用计算工具模拟潜在药物的结合方式。化学家合成最有希望的候选药物并进行测试。测试结果反馈到模型中，如此循环往复。理性设计已经研发出治疗艾滋病、流感和癌症等多种疾病的药物。它比随机筛选更快、更高效，但前提是必须拥有特征明确的靶标和良好的结构数据。

合理药物设计步骤：

• 靶标识别。 寻找与疾病相关的蛋白质或通路。
• 结构测定。 解析目标的三维结构。
• 计算建模.预测分子如何结合。
• 合成和测试。制备和测试候选分子。
• 迭代. 根据结果改进设计。

理性设计并非总能成功。有些靶点过于灵活或与其他蛋白质过于相似，这使得选择性药物设计变得困难。