在临床上，氟尿嘧啶注射剂的抗肿瘤谱比较广，主要用于治疗消化道恶性肿瘤，在胃癌、肠癌、胰腺癌、肝癌的治疗中都可以应用到氟尿嘧啶注射剂。此外，氟尿嘧啶注射剂还可以用于治疗乳腺癌、卵巢癌、肺癌、宫颈癌、膀胱癌和皮肤癌的病人，大剂量的氟尿嘧啶注射剂可以用来治疗绒毛膜上皮癌。
氟尿嘧啶在体内先转变成5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸，而这种核苷酸可以抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脱氧尿嘧啶核苷酸转变为脱氧胸腺嘧啶核苷酸，从而抑制DNA的生物合成。