Alkylierende Krebs-Chemotherapeutika (z. B. BCNU) wirken, indem sie die Bildung letale Querverbindungen an der O6-Alkylguanin-Position in der DNA induzieren. MGMT überträgt Alkyladdukte von der O6-Position des Guanins in der DNA (vor der Bildung von Querverbindungen) auf einen Cysteinrest in seiner eigenen Sequenz, wodurch die DNA in ihren intakten Zustand zurückversetzt wird. Diese Übertragung inaktiviert das MGMT-Enzym und ist irreversibel; daher ist die MGMT-Konzentration in einer Zelle direkt proportional zu dem Ausmaß der DNA-Schädigung, die sie tolerieren kann. In normalen Geweben wirkt MGMT als Unterdrücker von Mutationen und Krebsentstehung. Tumore mit hohen MGMT-Konzentrationen sind wahrscheinlich resistent gegen Medikamente.