一、直接作用于DNA的损伤
（1）碱基类似物取代
有一些外源化学物与DNA分子中的四种天然碱基的结构相似，称之为碱基类似物。这些化学物可在DNA合成期（S 期），取代天然碱基，掺入DNA分子，引起碱基配对特性的改变，引发突变。
（2）烷化剂的影响
最常见的有烷基硫酸酯、N -亚硝基化合物、氮芥和硫芥等环状烷化剂和卤代亚硝基脲等。最常受到烷化的是乌嘌呤的N -7位，其次是0-6位，而腺嘌呤的N-1、N-3和N-7也易烷化。鸟嘌呤的N -7位发生烷化后可导致鸟嘌呤从DNA 链上脱落，称为脱嘌呤作用，其结果是移码突变。
（3）致突变物改变或破坏碱基的化学结构
某些诱变剂可与碱基发生相互作用，使碱基发生除形成加合物以外的化学结构改变亚硝酸可使胞嘧啶、腺嘌呤氧化脱氨基，分别形成尿嘌呤和次黄嘌呤，新的碱基形成后，配对关系发生变化，尿嘌呤、次黄嘌呤分别可与腺嘌呤和胞嘧啶配对，导致C：G→T：A 和A：T→G：C 的转换。
（4）平面大分子嵌入DNA链
有些大分子能以静电吸附形式嵌入DNA 单链的碱基之间或DNA 双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，称为嵌入剂，它们多数是多环的平面结构，特别是三环结构，其长度为6.8*102nm，恰好是DNA 单链相邻碱基距离的两倍。如果嵌入到新合成的互补链上，就会使之缺失一个碱基；如果嵌入到模板链的两碱基之间，就会使互补链插入一个碱基。无论多或少-一个碱基都造成移码突变。
二、干扰有丝分裂（不以DNA为靶的间接诱变）
（一）纺锤体抑制一例如秋水仙碱
一些化学物能作用于纺锤体，中心粒或其他核内细胞器，从而干扰有丝分裂过程。诱发这种作用的物质称为有丝分裂毒物。干扰剂不直接作用于遗传物质，并非真正的致突变物，诱发非整倍体，作为致突变物的一个特殊类型来看待。
（二）对酶促过程的作用一例如氨基酸类似物
对DNA合成和复制有关的酶系统作用也可间接影响遗传物质。