芥子气在体内可与核酸、酶、蛋白质等生物大分子发生烃化反应,引起多方面多层次的机体损伤,包括:对核酸的作用芥子气可与DNA发生双烃化或单烃化,形成链间或链内交联,影响DNA的复制,并可能造成DNA单链或双链的断裂。对蛋白质和酶的作用芥子气与蛋白质作用,除通过对核酸的作用影响其合成外,还可直接与其发生烃化反应,导致蛋白质变性、失活。芥子气可与30多种酶发生反应。细胞毒性作用芥子气是一种强大的细胞毒剂,可抑制细胞有丝分裂,引起染色体损伤,最终导致细胞突变、癌变和畸变,以及其他如炎症、坏死等病理改变。全身吸收毒性芥子气对人的伤害部位和途径主要有皮肤、呼吸道、眼睛和消化道,在剂量大时还可累及中枢神经系统,病程迅速而剧烈,常致死。