Xenobiotica zijn moleculen die vanuit het milieu in het lichaam worden gebracht en vervolgens door het lichaam worden gemetaboliseerd. De meeste farmacologische agentia zijn lipofiel en hun eliminatie uit het lichaam wordt vergemakkelijkt door enzymatische modificaties om ze hydrofieler te maken. De lever is een belangrijke plaats voor het metabolisme van xenobiotica. Naast lichaamsvreemde stoffen worden ook een aantal endogene stoffen, waaronder sommige eicosanoïden en steroïdhormonen, gemodificeerd om hun uitscheiding te vergemakkelijken. De enzymen en routes die in deze sectie worden beschreven, hebben dan ook sterke banden met veel van de routes die in eerdere secties zijn beschreven.

Xenobiotisch metabolisme heeft een sterke invloed op de oxidatieve status van het lichaam (zie onderstaande figuur).Cytochroom P450 gemedieerde reacties genereren aanzienlijke hoeveelheden reactieve zuurstofspecies (ROS) en zijn de sleutel tot de toxiciteit van veel xenobiotica. Glutathiontransferases verminderen de voorraad glutathion in de cel, de belangrijkste intracellulaire antioxidant. Ook wordt het vermogen van xenobiotica geïllustreerd om (b.v. via de Ah-receptor) de expressie van enzymen die geneesmiddelen metaboliseren te moduleren, alsmede de rol van transporteiwitten bij de uitvoer van ongemodificeerde of geconjugeerde xenobiotica uit de cel. De hier beschreven producten zijn toegespitst op enkele van de hoofdrolspelers in het xenobiotische metabolisme: de cytochromen P450, glutathiontransferases en glyoxalases.