El plomo sustituye químicamente una serie de cationes, sobre todo calcio (II). Como el ion plomo (II) es mucho más grande y más pesado que el ion calcio (II), distorsiona las proteínas que se unen a él, por lo que ya no funcionan de la manera adecuada. Los iones de calcio juegan muchos papeles vitales en la bioquímica (demasiados para enumerarlos aquí, realmente) y el plomo interfiere con casi todos ellos.
El plomo (II) también puede sustituir al zinc (II) y al hierro (II). Por supuesto, el hierro (II) es el quelato en la hemoglobina, y el plomo (II) se une a la hemoglobina, por lo que es inútil para el transporte de oxígeno, con los problemas evidentes que también crea. El zinc (II) es el quelato en más de cien enzimas, y nuevamente aquí la sustitución del plomo interrumpe esas enzimas.
