Леналiдомiд зв' язується безпосередньо з цереблоном, компонентом кулiнового кiльця комплексу ферменту ЕЗ убiквiтинлiгази, до якого входить бiлок 1 (DDB 1), що зв' язується з пошкодженою дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК), кулiн 4 (CUL4) та регулятор кулiнiв 1 (Rocl). У гемопоетичних клiтинах леналiдомiд зв'язує цереблон для накопичення субстратних бiлкiв Aiolos та Ikaros, якi є лiмфоїдними транскрипцiйними факторами, що призводить до їхнього убiквiтинування та подальшого розпаду, наслiдком чого є пряма цитотоксична та iмуномодулююча дiї.