化学结构决定外源化学物将会发生的代谢转化的类型及可能干扰的生化过程。化学结构与其毒性之间有一定规律。
1.碳原子数
直链饱和烃从丙烷（甲烷和乙烷是惰性气体）起，随着碳原子数增多，3～9，麻醉作用增强；但达到9个碳原子之后，反而减弱。
2.取代基团
烷烃类的氢被卤素取代后毒性增强，取代得越多，毒性越大。如CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl。
3.异构体与立体异构
苯并[a]芘生物活化形成相应的7，8-二氢二醇-9，10-环氧化物，分子中存在四个手性中心（碳原子7，8，9，和10），可造成4个同分异构物。其中7R，8S，9S，10R的（＋）-反镜像物诱变性和致癌性最高。羟基和环氧化物是反式（反镜像物），R右旋，S左旋，“＋”偏振光右转，“－”偏振光左转。
