Di truyền là yếu tố đóng vai trò quan trọng nhất góp phần tạo ra sự khác biệt trong đáp ứng thuốc cá nhân. Đa dạng di truyền các gen dược học có thể dẫn đến kết quả điều trị không mong muốn hoặc thậm chí gặp phải các phản ứng có hại của thuốc. Các gen dược học mã hóa cho các protein thuộc 3 nhóm chức năng chính: enzyme chuyển hóa thuốc, protein vận chuyển thuốc và các thụ thể là đích tác dụng của thuốc.