Intracelulární metabolismus gemcitabinu produkuje gemcitabin mono -, di - a trifosfát (dFdCMP, dFdCDP a dFdCTP), ze kterých dFdCDP a dFdCTP jsou považovány za aktivní metabolity.
Gemcitabīna intracelulārās vielmaiņas rezultātā veidojas gemcitabīna mono -, di - un trifosfāti (dFdCMF, dFdCDF un dFdCTF); uzskata, ka aktīvi ir savienojumi dFdCDF un dFdCTF.