Melfalanul este un compus antineoplazic alchilant bifuncțional cu unele proprietăți imunosupresoare. Formarea de intermediari de carbon din fiecare dintre cele două grupări bis-2-cloroetil permite alchilarea prin legare covalentă la azotul 7 al guaninei din ADN, reticulând cele două catene ale moleculei de ADN, rezultând întreruperea replicării celulare.