Syntesen hos ny DNA med celledeling blokeres, og DNA- ophelingsmekanismen hæmmes, hvilket resulterer i en ophobning af DNA- strengebrud og et fald i NAD - (nikotinamid adenin dinukleotid) og ATP - koncentration, selv i hvilende celler.
Kladribiini toimemehhanism arvatakse olevat seotud CdATP lülitumisega DNA ahelatesse: uue DNA süntees jagunevates rakkudes on blokeeritud ja DNA reparatsioonimehhanism pärsitud, mistõttu rakus kuhjuvad DNA ahela katkemised ja väheneb NAD (nikotiinamiid adeniini dinukleotiid) ja ATP kontsentratsioon isegi puhkeolekus olevates rakkudes.