烷化劑通常帶有1個或多個活性烷基，此基團能夠轉移到其它電子密度高的分子上去，使堿基許多位置上增加了烷基，從而在多方面改變氫鍵的能力。例如EMS被證明是最為有效而且負面影響小的誘變劑。與其他烷化誘變劑類似，是通過與核苷酸中的磷酸、嘌呤和嘧啶等分子直接反應來誘發突變。EMS誘發的突變主要通過兩個步驟來完成，首先鳥嘌呤的O6位置被烷基化，成為一個帶正電荷的季銨基團，從而發生兩種遺傳效應：一是烷化的鳥嘌呤與胸腺嘧啶配對，代替胞嘧啶，發生轉換型的突變；二是由于鳥嘌呤的N27烷基活化，糖苷鍵斷裂造成脫嘌而后在DNA復制過程中，烷基化鳥嘌呤與胸腺嘧啶配對，導致堿基替換，即G∶C變為A∶T。
當然，化學誘變存在著染色體結構和數量方面的誘導變異，但這種單一堿基對改變而形成的點突變仍是化學誘變的主要形式。另外，誘變劑也可與核苷結構的磷酸反應，形成酯類而將核苷酸從磷酸與糖分子之間切斷，產生染色體的缺失。這些DNA結構上的變化都可能促使不表達的基因或區段被激活,而表現出被掩蓋的性狀。
另外NTG也是最有效，用得最廣泛的化學誘變劑之一.依靠NTG誘發的突變主要是GC—AT轉換，另外還有小范圍切除、移碼突變及GC對的缺失.在自然條件下NTG容易分解，而在酸性（PH5.5）條件下會產生HNO2.雖然HNO2本身就是誘變劑，但在NTG有活性時（PH6~9），它卻無誘變效果.在堿性條件下，NTG會形成重氮甲烷（CH2N2），它是引起致死和突變的主要原因.它的效應很可能是CH2N2對DNA的烷化作用引起的。