ADC对连接的毒素的其他要求包括：1、足够的水溶性及血清中的稳定性，因为ADC可能在体内循环数日；2、必须有能够用来与Linker偶联的官能团；3、必须对溶酶体的酶降解反应不敏感；4、减少聚合效应（亲脂物质易于发生）并改变ADC与pGp（permeability glycoprotein，药物外排泵，易与亲脂结合）的互相作用，后者是肿瘤细胞的多向性抗药（MDR）的主要成因。此外，对于cleavable linker ADC，旁效应要毒素杀死靶细胞后再出入细胞膜杀死周边细胞，需要毒素有一定脂水分配系数（LogP）及正/中性电荷。
ADC药物使用的毒素的共同点为极高的毒性和很小的选择性，这使它们难以单独作为小分子药物使用。这些毒素过去往往作为化药进行研究过，但是由于TI太小及后期出现的毒性（late emerging toxicity）而放弃。目前临床应用最多的细胞毒药物根据其作用机制可分为两大类：
DNA损伤剂：作用于DNA 的calicheamicin(CLM，属烯二炔类抗菌药物），通过与DNA双螺旋小沟结合，导致DNA 的裂解和细胞死亡。
微管蛋白抑制剂：通过与微管结合阻止微管的聚合，阻滞细胞周期，继而诱导肿瘤细胞凋亡。微管蛋白抑制剂主要分为两大类一类是海兔毒素及其奥瑞他汀类衍生物auristatins (MMAE、MMAF、MMAD)；另一类为美登素及美登素类衍生物maytansinoids （DM1、DM2、DM3、DM4 )。目前临床在研ADCs项目采用微管蛋白抑制剂的占绝大多数，并且两个子类毒素均有批准上市的产品（Adcetris采用奥瑞他汀类的MMAE，Kadcyla采用美登素衍生物DM1）。奥瑞他汀占主导地位，约占在研ADC药物的50%以上。
ILinker（连接物）的选择
连接物是连接抗体与细胞毒药物的桥梁。理想的偶联须在体外或血液循环中稳定以防因细胞毒药物的提早释放导致的系统毒性，同时在进入癌细胞后能够快速释放有效细胞毒药物以杀死癌细胞。
