Bleomisin, DNA iplik kopmalarını indükleyerek etki eder . Bazı çalışmalar, bleomisinin ayrıca timidinin DNA ipliklerine dahil edilmesini engellediğini ileri sürmektedir. Bleomisin tarafından DNA’nın kesilmesi, en azından in vitro, oksijen ve metal iyonlarına bağlıdır. DNA iplik kopmasının kesin mekanizması çözülmemiştir, ancak bleomisinin metal iyonlarını (çoğunlukla demir) şelatlayarak , oksijenle reaksiyona girerek DNA’yı kesen süperoksit ve hidroksit serbest radikalleri üreten bir psödoenzim ürettiği ileri sürülmüştür . Alternatif bir hipotez, bleomisinin DNA iplikteki belirli noktalara bağlanabileceğini ve bazdan hidrojen atomunu çekerek bölünmeyi indükleyebileceğini, bunun sonucunda bazın Krigee tipi bir yeniden düzenlemeye uğraması veya alkali-labil bir lezyon oluşturması sonucu iplik kopmasına neden olabileceğini belirtmektedir