Ca și droguri, în interiorul organismului, xenobioticele suferă procese de biotransformare, care au ca scop să le facă mai solubile în apă și să faciliteze eliminarea lor.
Urmând diferitele procese de biotransformare, operate de numeroase enzime (faza 1 și faza 2) și activarea acestora, xenobioticele pot avea destine diferite:
- excretați ca atare (de exemplu eter etilic);
- excretate inactive;
- excretate încă active (cum ar fi anthraquinone glucosides sau antracinone);
- transformate în compuși toxici sau foarte toxici;
Se fac acum câteva exemple de biotransformare.
Aminele aromatice, după introducerea grupărilor -OH pe azot, dau naștere la metaboliți cancerigeni în ficat.
PAH cu TCDD (dioxine), PCB și benzofuran sunt compuși cunoscuți sub denumirea de "inductori farmametabolici", prin urmare accelerează acțiunea farmacometabolică la nivelul citocromului P450, crescând metabolizarea acestor substanțe care au un efect grav asupra transcripție genetică.
Se vorbește despre bioactivare atunci când toxicitatea inițială nu are afinitate suficientă cu situl țintă, așa că este transformată într-un metabolit foarte similar.