Начинът, по който леналидомид действа при миелодиспластични синдроми, не е известен със сигурност, но се смята, че от една страна, той блокира растежа на туморните клетки в костния мозък, а от друга, позволява растежа на нормалните клетки в костния мозък, включително на клетките, които произвеждат червени кръвни клетки.
Ο ακριβής τρόπος δράσης της λεναλιδομίδης στην περίπτωση των μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων δεν είναι γνωστός, ωστόσο πιθανολογείται ότι αναστέλλει την ανάπτυξη των κυττάρων όγκων στο μυελό των οστών, επιτρέποντας παράλληλα την ανάπτυξη των φυσιολογικών κυττάρων του μυελού των οστών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγουν ερυθρά αιμοσφαίρια.