多柔比星具有较强的抗肿瘤作用,因其结构中既含有脂溶性的蒽环配基,又有水溶性的柔红糖胺;并有酸性酚羟基和碱性氨基。作为一种周期非特异性抗癌化疗药物,本品对各期细胞均有作用,但对 S 期的早期最为敏感,M 期次之,对 G1、S 和 G2 期有延缓功能,其作用机制在于可直接作用于 DNA,插入 DNA 的双螺旋链,使后者解开,改变 DNA 的模板性质,抑制 DNA 聚合酶,从而既抑制 DNA,也抑制 RNA 合成。此外,本品具形成超氧基自由基的功能,并有特殊破坏细胞膜结构和功能的作用。本品有强烈的细胞毒性作用,在动物中有致癌作用,在人体也有潜在的致突变和致癌作用。本品对动物生殖功能有明显影响,但在人类,其抑制作用较大白鼠实验大为减轻。