原生质球，便可推定抗生素的作用机制是抑制肽聚糖或β-葡聚糖等细菌细胞壁成分的合成。如果细菌形成了丝状体，则可推测抗生素的靶点是细菌的DNA或FtsZ蛋白。如果肿瘤细胞经过化疗药物处理后，能在显微镜下观察到结构的形成，可推测这种化疗药物的靶点是肿瘤细胞的细胞膜。这种方法比较耗费时间和人力，不过现在一些软件能帮助提高显微镜观察方法的效率。
生物化学方法.可以通过亲和纯化的方法，确认所有能和药物或毒物分子发生相互作用的生物分子，进而推测出药物的作用机制。此外，也可以使特定分子带上标记的方