For at en celle skal overleve trenger den signaler via proteiner (signalkaskade) slik at den kan holde seg i live. Noen proteiner i denne kaskaden bruker en fosfatgruppe som «på»-bryteren. Denne fosfatgruppen lages ved fosforylering av et tyrosin kinase enzym. Hos friske celler slås disse tyrosin kinase enzymene av og på etter behov. Men i Ph-positive KML celler står et tyrosin kinase enzym, BCR-Abl fast i «på»-posisjonen og fortsetter å lage fosfatgrupper. Imatinib blokkerer dette BCR-Abl enzymet og hindrer det i å lage nye fosfatgrupper. Resultatet blir at disse cellene slutter å vokse og de dør i en celledød-prosess (apoptose). Siden BCR-Abl tyrosin kinase enzymet bare finnes i kreftceller og ikke i friske celler, virker imatinib som målrettet terapi—kun kreftceller drepes med legemidlets virkning. I denne forbindelse var imatinib ett av de første midlene som kunne vise til potensialet for målrettede handlinger i kreft-terapien, og det er ofte sitert som et paradigme for forskning i kreftbehandling.