La zidovudina es un análogo (modificado en el azúcar y misma base nitrogenada) al sustrato natural (nucleósido de timidina) por lo que es competitivo con el centro activo y reacciona igual en las primeras fases de la ruta metabolica (sustrato de reacción), pero el cambio de un nucleófilo en 3'(-OH), por un electrófilo -N3 (azida) impide la prolongación de la cadena de ADN, provocando la muerte celular.