Nikotin-molekylet har samme størrelse og form som acetylkolin, og påvirker samme reseptorer i hjernen. Nikotin frigjør forskjellige signalmolekyler i og utenfor sentralnervesystemet, blant annet adrenalin, som gir en svakt 'spent' virkning på brukeren. Nikotin frigjør også dopamin, som gir en euforisk følelse og er grunnen til at nikotin er avhengighetsskapende. Dopamin er hjernens naturlige måte å lære hva som er viktig (å spise, overkomme utfordringer, sex, overlevelse osv). Ved nikotin-inntak lærer derfor hjernen seg at nikotin er viktig/nyttig.