替莫唑胺的原料药为白色或浅棕色/淡粉色粉末，相对分子质量为194.15。pH7时易分解，从二氯甲烷结晶，熔点212℃(分解)。UV最大吸收(95%乙醇)：327nm。在二甲基亚砜中略溶，在水中微溶，在甲醇中极微溶解，在乙醇中几乎不溶，在乙酸中微溶。临床上利用其在体内可自发和很快地降解产生活性代谢物MTIC，而产生抗肿瘤作用。