Azatioprina este un promedicament al 6-mercaptopurinei (6-MP). 6-MP este inactivă, dar acționează ca un antagonist al purinelor și necesită absorbție celulară și anabolism intracelular la nucleotidele tioguaninice (TNT) pentru imunosupresie. TNT-urile și alți metaboliți (de exemplu, ribonucleotidele 6-metil-mercaptopurinice) inhibă sinteza purinelor de novo și interconversia nucleotidelor purinice. TNT-urile sunt, de asemenea, încorporate în acizii nucleici, contribuind la efectele imunosupresoare ale medicamentului.