Cisplatina are proprietăți biochimice similare cu cele ale agenților alchilanți bifuncționali. Inhibă sinteza ADN-ului prin formarea de legături încrucișate în interiorul și între lanțurile de ADN. Sinteza proteinelor și a ARN-ului este, de asemenea, inhibată, dar într-o măsură mai mică.
Deși efectul antitumoral al cisplatinei se datorează în principal inhibării sintezei ADN-ului, alte mecanisme, inclusiv imunogenitatea tumorală crescută, pot fi implicate în acțiunea sa antineoplazică. Activitatea oncolitică a cisplatinei este comparabilă cu cea a agenților alchilanți. Cisplatina are, de asemenea, proprietăți imunosupresoare și antimicrobiene și crește sensibilitatea la radiații. Efectul cisplatinei asupra celulelor este independent de faza ciclului.