脱氧尿嘧啶（dUMP）发生甲基化从而变成单磷酸胸腺嘧啶（dTMP）。与其它抗肿瘤药类似，5-FU作用于全身各个系统，快速分裂的细胞（如肿瘤细胞，亦包括消化道上皮细胞以及生殖细胞）因其核酸合成活动活跃而受到的影响最大。5-FU主要用于结直肠癌以及前列腺癌的治疗，数十年前就已建立了标准的化疗方案。5-FU也用于眼科手术，尤其是小梁切除术（减低青光眼患者眼内压的一种手术），手术部位容易形成过量的疤痕组织是该手术失败的主要原因。5-FU在此主要起抗疤痕形成的作用。5-FU局部应用可治疗日光性角化症以