硼替佐米中的硼原子以高亲和力和特异性结合26S蛋白酶体的催化位点。如果是在正常的细胞中蛋白酶是要通过降解泛素化蛋白质来调节蛋白质表达和功能，并且还清洁细胞中异常或错误折叠的蛋白质。然而在临床钱的数据支持维持骨髓瘤细胞的永生表型，并且细胞培养和异种移植物数据支持实体肿瘤癌症中的类似功能。虽然可能涉及多种机制，但蛋白酶体抑制可以防止促凋亡因子的降解，从而引发肿瘤细胞中的程序性细胞死亡。
最近，发现硼替佐米引起蛋白酶体产生的细胞内肽水平的快速和显着变化。已经显示一些细胞内肽具有生物活性，因此硼替佐米对细胞内肽水平的影响可能有助于药物的生物学和/或副作用。皮下给药后，血浆峰值水平为~25-50nM，并且该峰值持续1-2小时。静脉注射后，血浆峰值水平约为500 nM，但仅持续约5分钟，之后药物分布到组织时水平迅速下降（分布容积约为500 L）。两种途径均提供相同的药物暴露和通常相当的治疗功效。消除半衰期为9-15小时，药物主要通过肝脏代谢清除。
在过去的十几年当中，截止最近几年骨髓瘤还是无法被治愈。但是渐渐随着靶向药物的不断问世以及检测手段的提高，在与新药联合自体造血的干细胞移植中，在移植后巩固治疗以及长期维持治疗后，骨髓瘤患者的缓解率和缓解深度得到很大的改善，超过50%的患者可以达到完全缓解。硼替佐米是一种针对骨髓瘤的新型靶向药物，该药物的发现获得医药界广泛关注，其作用机理获得2004年度诺贝尔化学奖，2006年获制药界最高荣誉——国际盖伦奖（Prix Galien），被誉为“肿瘤治疗的革命，多发性骨髓瘤治疗的重大进步”。
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