A mitroxantrona interage com o DNA. Embora seu mecanismo não esteja, ainda, totalmente esclarecido, há indicações de que ela se liga ao DNA, através da intercalação ou interação eletrostática não intercalativa que inibindo a sua síntese. Apresenta um efeito citotóxico em cultura de células humanas nas fases proliferantes e não proliferantes.