Kronisk bruk av alkohol fører til endringer i hjernens kjemi, spesielt i GABA-systemet. Ulike tilpasninger skjer som for eksempel endringer i genuttrykk og nedregulering av GABA Under akutt alkoholabstinens oppstår også forandringer som oppregulering av GABA som inneholder alpha4, og nedregulering av GABA Nevrokjemiske endringer som oppstår under alkoholabstinens, kan minimeres med legemidler som brukes for akutt avrusning. Med avholdenhet fra alkohol og krysstolerante legemidler vender disse nevrokjemiske endringene gradvis tilbake mot normalverdier. Endringer i NMDA-systemet oppstår også som et resultat av gjentatt alkoholrus, og er involvert i hyper-eksitabilitet av det sentrale nervesystemet under alkoholabstinens. Homocystein-nivåer som er forhøyet ved kronisk alkoholinntak øker ytterligere i løpet av abstinenstilstanden og kan føre til "eksito-nevrotoksisitet". Endringer i EKG, spesielt en økning i QT-intervall, og EEG-abnormiteter kan oppstå under tidlig abstinens.