Leuprolid ist ein synthetisches Analogon des gonadotropinfreisetzenden Hormons (GnRH), das als GnRH-Agonist wirkt, indem es an die GnRH-Rezeptoren in der Hypophyse bindet, was zu einem anfänglichen Anstieg der Sekretion von luteinisierendem Hormon (LH) und follikelstimulierendem Hormon (FSH) führt, gefolgt von einer Herunterregulierung dieser Rezeptoren und einer anschließenden Unterdrückung der Testosteronsynthese in den Hoden über die hypothalamisch-hypophysär-gonadale (HPG) Achse. Diese Wirkung hemmt die Signalwege, die mit der Testosteronproduktion assoziiert sind, was letztendlich zu einem Rückgang der Androgenspiegel führt, was für die Behandlung von hormonempfindlichem Prostatakrebs entscheidend ist. Die genauen molekularen Mechanismen, die den langfristigen Einfluss von Leuprolid auf das Fortschreiten des Prostatakrebses erklären, sind nicht vollständig verstanden.