Децитабин является аналогом деоксинуклеозида цитидина, который в малых дозах селективно ингибирует активность ДНК-метилтрансфераз, что приводит к гипометилированию промоторного участка гена и последующей реактивации генов - супрессоров опухолей, индукции клеточной дифференциации или старению клеток с последующей запрограммированной гибелью.