В организма пеметрексед се превръща в активна форма, която блокира активността на ензимите, участващи в синтеза на „ нуклеотиди ” (структурните елементи на ДНК и РНК – генетичния материал на клетките).
Η πεμετρεξίδη μετατρέπεται στον οργανισμό στη δραστική της μορφή αναστέλλοντας τη δραστηριότητα των ενζύμων που συμμετέχουν στην παραγωγή « νουκλεοτιδίων » (δομικά μέρη των DNA και RNA, δηλ. του γενετικού υλικού των κυττάρων).