Fármaco antineoplásico que ejerce sus efectos citotóxicos/antiproliferativos mediante interferencia con un número de funciones biológicas y bioquímicas en células diana.
Aunque el mecanismo de acción exacto no se conoce por completo, parece que el fármaco inhibe principalmente la síntesis de ADN y ARN dependiente de ADN por formación de un complejo con el ADN, vía intercalación entre los pares de bases y desenrollado de la hélice.

Daunorubicina también puede interferir en la actividad de la polimerasa y la topoisomerasa II, con regulación de la expresión genética y con reacciones de oxidación/reducción (generándose radicales libres altamente reactivos/altamente tóxicos).