Los tóxicos que utilizan este mecanismo producen:

• lesión en el propio núcleo (radicales libres, etc.).
• alteración de los mecanismos de replicación, transcripción y síntesis proteica.

En definitiva se producen cambios en la estructura genética que conducen a cambios irreparables y normalmente de consecuencias fatales para la viabilidad celular. Los agentes cancerígenos actuarían a través de estos mecanismos.
Algunos ejemplos son:

• Nitrosaminas: potentes carcinógenos, que incluso pueden formarse en el tracto digestivo a partir de nitritos ingeridos. También se encuentran presentes en el humo de tabaco. Estos compuestos se transforman por hidroxilación en agentes alquilantes.
• Amanitina: inhibe la RNA polimerasa II con una disminución del RNA y en consecuencia una alteración de la síntesis proteica.
• Colchicina: inhibe la formación del huso acromático en la mitosis, bloqueándola.
• Hidroxilamina (NH2OH): actúa selectivamente sobre los resíduos de citosina formando citosina oxima. También el ácido nitroso que transforma la citosina en uracilo.