药物代谢是人体转化药物的方式，所以可以排出体外。许多药物只有在转化它们的酶在体内代谢后才起作用。大多数药物是亲脂性的，这意味着它们将穿过膜到达目标部位。通常，只有在它身上引入官能团使其溶于水后，它们才能通过肾脏排泄到尿液中。大多数药物代谢发生在肝脏，但所有组织都可以在一定程度上进行这些反应。
大部分药物都是人体像处理异物一样处理的，也叫抗生物素蛋白。人类已经发展出一套复杂的异源代谢系统。人们认为，植物接触的许多有毒化合物促进了解毒外来物质的酶系统的发展。有时，这些酶比中间体化合物产生的中间体毒性更大。这可能发生在香烟烟雾中的某些化合物上。
药物代谢取决于很多因素，包括性别、年龄，甚至肠道内的细菌。基因变异会极大地影响某些药物的代谢。比如可待因代谢差，人代谢快。这会影响药物的剂量。代谢差的人即使服用低剂量的药物也容易过量，而代谢广泛的人可能需要更高的剂量。
有一种基因测试叫药物反应测试，可以检查特定的肝酶会影响药物代谢。这使得医生能够根据患者的药物代谢情况为他们量身定制特定药物的剂量。例如，这种类型的测试可以预测一个人代谢可待因的能力。
口服给药的一个问题是，一些药物甚至没有被代谢就可以被排出体外。为了避免这种情况，科学家使用药物设计来开发前药。这些药物起初活性很低或没有活性，但一旦进入体内，就会代谢成活性代谢物。同样，它们可以靶向某些类型的细胞，并在到达这些细胞之前保持不活动。例如，通过靶向特定类型的癌细胞，患者可以避免化疗的一些副作用。
药物代谢通常包括两个阶段。第一阶段包括将官能团引入药物，使其具有水溶性。通常，这种反应由细胞色素P450酶介导，该酶将氧原子引入药物。这通常会导致分子中增加OH基团。人类有50多种不同的细胞色素P450，具有许多不同的特异性。
第二阶段代谢包括添加一种化合物，该化合物将导致中间产物由肾脏排出。这一步叫做接合。通常，它包括在分子中加入葡萄糖醛酸或硫酸根。这增加了它在水中的溶解度，所以它可以从体内排出。
一种药物的代谢经常引起与另一种药物的相互作用。药物的存在可以诱导更高浓度的特定细胞色素P450，然后可以代谢体内的其他药物。这导致其他药物的浓度降低。另一种可能性是，这种药物可能直接抑制细胞色素P450介导的另一种药物的代谢，导致体内水平过高。
天然化合物也可能有这种效果。一个典型的例子是葡萄柚，它含有一种抑制许多药物代谢的化合物。由于这个原因，许多服用处方药的人，尤其是他汀类药物的人，会避开葡萄柚或其果汁。圣约翰草也能抑制许多细胞色素P450。
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