Metotrexatul este un derivat al acidului folic care aparține clasei de agenți citotoxici cunoscuți sub numele de antimetaboliți. Acesta acționează în timpul fazei S a ciclului celular și inhibă competitiv enzima dihidrofolat reductază, prevenind astfel reducerea dihidrofolatului la tetrahidrofolat, care este esențial pentru sinteza ADN-ului și replicarea celulară. Țesuturile cu proliferare activă, cum ar fi tumorile maligne, măduva osoasă, celulele fetale, mucoasa orală și intestinală și celulele vezicii urinare, sunt de obicei mai sensibile la metotrexat. Deoarece țesuturile maligne proliferează mai rapid decât în mod normal, metotrexatul poate perturba dezvoltarea lor fără a provoca leziuni ireversibile țesuturilor sănătoase.