A vezérmolekula-keresés folyamata a vezérmolekula azonosításával zárul. Tekintve, hogy a klinikai jelöltek szerkezete a hozzájuk vezető vezérmolekulákkal nagyfokú hasonlóságot mutat, a vezérmolekula kiválasztása a gyógyszerkutatás korai fázisának meghatározó jelentőségű eseménye. A vezérmolekula kiválasztásával ennek megfelelően az esetek többségében eldől a vezérmolekula-optimálás során előállított vegyületek alapváza, és ennek következtében meghatározottá válik a művelhető kémiai reakciók típusa is. Az ezekkel a peremfeltételekkel végzett vezérmolekula-optimálás viszont a preklinikai gyógyszerkutatás időben leghoszszabb és legköltségesebb szakasza, ezért a kutatási program sikere szempontjából egyáltalán nem közömbös, hogy milyen vezérmolekulával vágunk bele a remélhetőleg klinikai jelöltet eredményező vezérmolekula-optimálás fázisába. A vezérmolekula keresésének legfontosabb jellegzetessége a kiindulópontok kémiailag változatos korai optimálása és az így előállított vegyületek részletes profilírozása. A kiindulópont kémiai környezetének kellő mélységű feltérképezése megköveteli, hogy kiindulópontunk kémiai értelemben legalább két helyen változtatható legyen. A profilírozás alapvető célja a kiindulópont, illetve annak kémiai környezetében előállított vegyületek tulajdonságainak felmérése. Az így azonosított kedvezőtlen sajátságok azután rendszerint annál könnyebben javíthatóak, minél nagyobb kémiai változatosságot enged a kiindulópont szerkezete. Ennek megfelelően a több helyen változtatható kiindulópontok már a korai optimálás szempontjából is előnyt élveznek. Sajnálatos módon a vezérmolekula-választás szempontjából kritikus tulajdonságok legtöbbször nem függetlenek egymástól, így egy kedvezőtlen sajátság javítása sokszor más tulajdonságok romlásával jár együtt. Jó példa erre a hatékonyság és a metabolikus stabilitás, valamint a permeabilitás és a metabolikus stabilitás közti gyakran inverz reláció. Jóllehet a rendelkezésre álló időkorlátok figyelembevétele mellett érdemes mindenkor az elérhető legjobb minőségű vezérmolekula azonosítására törekednünk, a gyakorlatban meg kell elégednünk azokkal a vezérmolekulákkal, amelyek legfeljebb 2-3 tulajdonság tekintetében maradnak el a kívánalmaktól. A következő részben a vezérmolekulák kiválasztása szempontjából kulcsfontosságú tulajdonságokat foglaljuk össze.