Cơ chế chống ung thư của ART đã được nghiên cứu in vitro. Cầu endoperoxide của ART rất quan trọng với hoạt tính chống ung thư và hoạt tính chống sốt rét [53]. Khi cầu endoperoxide bị loại bỏ khỏi DHA, kết quả là làm giảm 50-130 lần độc tính ở tế bào HL60 và tế bào bệnh bạch cầu Jurkat khi so sánh với DHA chứa endoperoxide [53]. Nghiên cứu cho thấy sự bẻ gãy cầu endoperoxide tạo nên trung gian ROS, gây hư hỏng DNA và chết tế bào [54]. Giả thuyết này đã được hỗ trợ bởi nhiều nghiên cứu [55-57]. Một nghiên gần đây cho thấy artesunate gây ra sự ức chế tăng sinh, quá trình apoptosis và sự suy giảm glutathione trong các tế bào bệnh bạch cầu KG-1a ở người để đáp ứng lại sự sản sinh ra ROS [55]. Quá trình apoptosis nội tại, qua trung gian ti thể, được cho là được kích hoạt để đáp ứng với các ROS [56]. Ví dụ, điều trị bằng DHA được phát hiện là gây ra quá trình apoptosis ở tế bào ung thư biểu mô gan. Sự khử phân cực của màng ty thể, giải phóng cytochrome C và kích hoạt enzyme caspase đã được báo cáo [57].
Vai trò của sắt liên quan đến cơ chế tác dụng của artemisinin. Sắt cần thiết cho hoạt tính của ART vẫn còn đang được tranh luận. Hai cơ chế tác dụng đã được giả thuyết (Hình 2) [58]; (i) ART tích lũy trong endosome trước khi được kích hoạt bởi sắt không liên kết. Điều này dẫn đến việc tạo ra của các ROS gây ra tổn thương lysosome, làm gián đoạn quá trình vận chuyển nội tiêu hóa và quá trình apoptosis qua trung gian ti thể; và (ii) một kiểu tác dụng thay thế bao gồm sự hoạt hóa của ART bởi nhân hem trong ty thể dẫn đến sản xuất của các gốc carbon tự do. Các gốc này sau đó tạo thành các sản phẩm cộng có thể can thiệp vào chuỗi vận chuyển điện tử bằng cách tương tác với các protein liên kết với hem. Điều này dẫn đến việc tạo ra ROS, giải phóng cytochrome C từ ti thể và quá trình chết qua trung gian caspase [56, 59].