优化药代动力学性质 ，是药物设计的重要内容之一。通过结构改造或分子设计优化药物的吸收与分布 ，能够突破国外专利保护药 。一般来说 ，对药代动力学性质的优化 ，不涉及药物的基本结构 ，因此 ，成功的几率较高 ，有可能以最小的成本 ，获得具有自主知识产权的药物 。根据代谢研究的结果 ，进行结构优化 ，实现药代性质的可预测性或可控性 ，减少个体差异和药物相互作用 。

先导物或药物

代谢物作为药物起效更快(本身即为活性形式) 、作用更强或副作用更小 、药物相互作用小（毋需进一步代谢） 。如从特非那定到非索那定 ，氯雷他定到Desloratadine ，阿司咪唑到降阿司咪唑 ，西沙必利到降西沙必利.

前药或软药

提高生物利用度

靶向释放 ：利用靶组织或靶器官特有的酶或pH的差异 ，实现前体药物的定位水解 ，以提高作用的选择性 。

抗肿瘤药物研究中的酶-前体药物疗法 ：将酶（体内没有）选择性投放（抗体导向或受体靶向）或表达（基因靶向）于靶组织 ，前体药物水解 ，释放细胞毒药物分子 。

改善生物利用度

设计软药 ，实现可控代谢 ，如降糖药瑞格列奈和那格列奈的设计 ，起效快 ，药效时间短 ，能够有效控制餐后血糖的升高 ，同时避免低血糖和肥胖的副作用 ，更生理性地调节血糖水平 ，被称为象胰岛一样思考的药物 。

延长作用时间

根据药代动力学的研究结果,封闭药物代谢位点,阻断不利的药物代谢 。如苯环上氟取代以阻断苯环上不利的代谢事先引入代谢基团, 如羟基等 ，提高药物活性或加快起效时间 。

计算机辅助

药代动力学筛选

临床前药代动力学的评价已经越来越早的介入药物开发研究的过程：

体外药效学-体内药效学-安全性-药代动力学

体外药效学-药代动力学-体内药效学-安全性

与高通量药效学筛选技术的发展相似 ，高通量药代动力学筛选的方法也正在建立 ，并得到应用 。同样 ，为了提高药物设计的科学性 ，发展了计算机辅助虚拟筛选技术 ，建立和优化模型  ，通过模型进行虚拟筛选 ，如降脂新药Enzetimbe的发现 。药代动力学的虚拟筛选技术也已经受到药物化学家的重视。