干扰正常代谢反应进行的物质称为抗代谢物，在体内通过抑制生物合成酶或掺入生物大分子合成，形成伪大分子，干扰核酸的生物合成，使肿瘤细胞丧失功能而死亡。

抗代谢药物在肿瘤的化学治疗上占有很大的比重（约为40%)，也是肿瘤化疗常用的药物。目前尚未发现肿瘤细胞有独特的代谢途径，由于正常细胞与肿瘤细胞生长分数的不同，所以抗代谢药物能更多地杀灭肿瘤细胞，而对正常细胞的影响较小，但对一些增殖较快的正常组织（如骨髓、消化道黏膜等）也呈现一定的毒性。

抗代谢抗肿瘤药按作用原理分为嘧啶类抗代谢物、嘌呤类抗代谢物、叶酸类抗代谢物。