Причиной изменения фармакодинамики ЛС могут быть мутации генов белков - фармакологических мишеней для ЛС (рецепторы, ферменты, ионные каналы и др.). Примерами генетического полиморфизма фармакологических мишеней могут служить полиморфизм генов, кодирующих β1- и β2-адренорецепторы, В2-брадикининовые рецепторы, ионные каналы и полиморфизм генов, ответственных за синтез компонентов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС) - АПФ и ангиотензиногена. К этой же группе фармакогенетических феноменов относят развитие гемолиза при применении некоторых ЛС у лиц с недостаточностью глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы и так называемую злокачественную гипертермию при применении средств для наркоза и миорелаксантов.