Gemtsitabiini vaheühendina kasutatakse 2-deoksü-2,2-difluoro-d-ribofuranoos-3,5-diibensoaati.
Gemtsitabiin on pürimidiini nukleotiidi analoog, mis kuulub metaboolsete vähivastaste ravimite hulka.See võib takistada DNA sünteesi edenemist teatud perioodil, st S-faasis.Sellel on lai vähivastane spekter, ainulaadne toimemehhanism, madal toksilisus, puudub ristresistentsus teiste kemoterapeutiliste ravimitega ja puudub toksilisuse superpositsioon.Tänaseks on gemtsitabiin heaks kiidetud kasutamiseks enam kui 90 riigis ning sellest on saanud esmavaliku ravim mitteväikerakk-kopsuvähi ravis ja "kuldstandard" kõhunäärmevähi ravis.