药物可与 DNA 结合及抑制核酸合成有关。具有中等的抗菌活性及某些免疫抑制活性。细胞培养研究表明：它具有迅速的细胞膜穿透力及抗生素在核周染色质中有显著的聚积力。曾有报导，该药可迅速抑制核酸合成及有丝分裂，并致染色体异常。体内实验表明，抑制小鼠和大鼠体内试验性实体瘤及试验性腹水肿瘤的生长，明显地延长了这些动物的生存时间。
对于小鼠、大鼠和狗分别为17.3－20.0mg/kg、13.0－15.0mg/kg 和5.0mg/kg。单次给药后主要靶器官为血液淋巴细胞生成系统和消化道，特别是狗的消化道。兔、狗和猴进行重复给药后的毒性研究表明，柔红霉素在这些物种的主要靶器官为血液淋巴生成系统，胃肠道，肾，肝脏和生殖器官。亚急性和心脏毒性研究表明柔红霉素对所有实验动物均有心脏毒性。大多数体内和体外实验表明柔红霉素具有基因毒性，生殖器官毒性，对大鼠和兔有胚胎毒性及对大鼠的致畸作用。没有关于动物出生前后时期使用柔红霉素的信息以及该化合物是否随乳汁排泄。与其它蒽环类抗生素和细胞毒类药物一样，对大鼠有致癌性。毒性研究表明，该药物的溢出会导致组织坏死。
【药代动力学】
药物学研究以核素标记显示：静脉注射后抗生素的血浆廓清迅速升高，抗生素迅速降低到某一血浆浓度水平，即得以稳定维持一较长时间。迅速与各组织结合，特别是那些富于核酸的组织，比如脾脏、淋巴结和骨髓，并从这些组织中释放进入血循环。正如Flourimetric 方法所确定，经泌尿系统排泄的量，七天内占摄入量的15%。经胆道排泄是最主要的排泄途径。肝功能受损后，将减慢排泄，从而使该药聚积于血和组织中。不能通过血脑屏障。
