La méthadone est principalement métabolisée dans le foie par mono- et di-N-déméthylation, puis se transforme spontanément en une structure cyclique, d'une part en 2-éthylidène-1,5-diméthyl-3,3-diphénylpyrrolidine (EDDP, métabolite primaire de la méthadone) et d'autre part en 2-éthyl-5-méthyl-3,3-diphénylpyrrolidine (EMDP, métabolite secondaire). La méthadone est également métabolisée par hydroxylation en méthadol, suivie d'une N-déméthylation en norméthadol. La méthadone, la EDDP et la EMDP subissent également une hydroxylation suivie d'une glucuroconjugaison. Les métabolites majeurs de la méthadone sont inactifs.
Introduits aux États-Unis dans les années 1960 par Dole et Nyschwander, ils ont d'abord été utilisé pour de graves héroïnomanies, tel que pour des soldats de retour du Viêt-Nam.
Le traitement par méthadone vise la stabilisation du patient et la réduction des risques : les risques liés à l'injection de substances en intra-veineux ou la prise par voie nasale (notamment la contamination par le VIH et l'hépatite C), les risques de surdosage ou d'overdose, et les risques liés aux activités illégales menées en vue de se procurer l'héroïne (deal, prostitution).
La méthadone présente ainsi l'avantage d'être un opiacé de longue durée d'action, ce qui permet de prévenir la rechute de la consommation d'héroïne. Elle est prise par voie orale, sous forme de solution amère et non injectable, ou de gélules. En général, le sirop se présente sous formule liquide dosée à 1% de chlorhydrate de méthadone. 1ml de soluté représente 10mg de chlorhydrate de méthadone. Dans le cadre d'une utilisation médicale contrôlée, l'effet euphorique ressenti est nul pour le toxicomane. La phase de stabilisation est donc une étape pendant laquelle le toxicomane passe en phase d abstinence de recherche de l'effet euphorisant dans la diamorphine (héroïne) pour un héroïnomane, de la cocaïne pour les cocaïnomanes. La méthadone ne procurant aucun effet sur les patients dépendants,(mais peut être mortelle à faibles doses pour les patients non dépendants !! exemple de dose létales : pour une personne de 40kg une dose de 20mg peut être fatale ) elle permet une stabilisation sociale, une restructuration de sa vie de non-consommateur. C est une phase par laquelle il est indispensable de passer si l on veut obtenir des résultats concrets, c'est-à-dire de la diminution, programmée entre le patient et son thérapeute, à l arrêt total de la prise de méthadone. La baisse de la dose quotidienne ne doit en aucun cas être diminuée de plus de 10% par mois. Sans quoi le toxicomane sera en état de manque physique et sera bien évidement tenté de reprendre son produit pour ne plus ressentir ce manque physique que tout toxicomane redoute le plus dans sa vie quotidienne. La baisse du traitement de méthadone est donc à prendre avec une extrême vigilance. Des études en Suisse ont montré que certains patients nécessitaient de très lourdes doses de méthadone. On a vu de nombreux toxicomanes consommer 200mg ou 250mg en début de traitement. Des doses qu on ne distribue pas dans tous les pays. Certains sont limités par leur Gouvernement.
Le traitement de substitution permet de se donner le temps de traiter les problèmes de fond (psychologiques, sociaux...) et de stabiliser le patient avant d'essayer de le diminuer et de l'arrêter. Dans tous les cas, un traitement de substitution n'est qu'un moyen qui accompagne une prise en charge plus globale sociale et psychologique. D'où l'intérêt des centres spécialisés (CSST ou CSAPA).
Resté sujet de controverse du fait de son caractère accoutumant qui peut en faire un traitement à vie, avec de fortes oppositions entre autres en France, ce traitement doit son essor aux épidémies dues aux virus du SIDA, des hépatites C ou B, car il permet d'éviter les injections ou les blessures par les pailles de "snif" (pour priser) et donc de limiter la diffusion des maladies. Ainsi, il y a une baisse notable du nombre de nouveaux cas de séroconversion pour le VIH chez les personnes sous traitement substitutif.