Trong các tế bào tạo máu, lenalidomide liên kết với các nguyên bào não thu nạp các protein cơ chất Aiolos và Ikaros, các yếu tố phiên mã lymphoid, dẫn đến sự biến đổi ở khắp nơi của chúng và sự suy thoái sau đó dẫn đến các tác dụng gây độc tế bào và điều hòa miễn dịch trực tiếp.
Cụ thể, lenalidomide ức chế sự tăng sinh và tăng cường quá trình apoptosis của một số tế bào khối u tạo máu (bao gồm các tế bào khối u huyết tương MM, tế bào u lympho nang và những tế bào bị mất đoạn nhiễm sắc thể 5), tăng cường khả năng miễn dịch qua trung gian tế bào T cell- và Natural Killer (NK) và tăng số lượng tế bào NK, T và NK T. Trong MDS Del (5q), lenalidomide ức chế một cách chọn lọc dòng nhân bản bất thường bằng cách tăng quá trình apoptosis của tế bào Del (5q).