与氧化反应一样，还原反应在药物代谢中也相当重要。特别是羰基、硝基、偶氮、叠氮化合物等结构，还原代谢后往往引入羟基和氨基，可与内源性物质结合成水溶性更大的代谢物，使药效降低或丧失，并利于排泄。同时也有一些药物经过还原而活化，从而产生一定的药理作用。常见的不同结构类型药物的还原反应如下。

硝基的还原：硝基在还原的过程中经过了亚硝基、羟胺等过程，最后转化硝基。还原得到的羟胺毒性大，可致癌和产生细胞毒性。

偶氮键的还原：偶氮键断裂生成两个含氨基的代谢物。

卤代烃的还原：氯、溴、碘原子易还原脱去。而氟原子不易脱去。