抗代谢物抗肿瘤药物（antimetabolite antitumor agents）通过抑制DNA合成中所需的叶酸、嘌呤、嘧啶及嘧啶核苷生物合成途径，从而抑制肿瘤细胞的生存和复制所必需的代谢途径，导致肿瘤细胞死亡。抗代谢药物在肿瘤的化学治疗上仍占有较大的比重，约为40%左右。目前尚未发现肿瘤细胞有独特的代谢途径，由于正常细胞与肿瘤细胞之间生长分数的差别，所以抗代谢药物仍能杀死肿瘤细胞而不影响正常的细胞。但其选择性较小，对增殖较快的正常组织如骨髓、消化道黏膜等也呈现毒性。

抗代谢药物的抗瘤谱比较窄，临床上多数用于治疗白血病，但对某些实体瘤也有效。由于抗代谢药物的作用点各异，一般无交叉耐药性。

抗代谢物的结构与代谢物很相似，且大多数抗代谢物是将代谢物的结构作细微的改变而得到。通常利用生物电子等排原理，以F或CH3代替H、以S或CH2代替O、NH2或SH代替OH等。常用的抗代谢药物有嘧啶拮抗物、嘌呤拮抗物、叶酸拮抗物等。