Po navázání se na tyto receptory vareniclin účinkuje dvěma způsoby: působí jako nikotin (částečný agonista) a tím pomáhá odstraňovat příznaky provázející neodolatelnou touhu po cigaretě, rovněž však působí proti nikotinu (antagonista), a sice tím, že obsazuje vazebné místo nikotinu a pomáhá tlumit příjemné pocity spojené s kouřením.
Ezekhez a receptorokhoz kötődve a vareniklin kétféleképpen hat: egyrészt úgy, mint a nikotin (részleges agonista), ezzel segítve a nikotin utáni vágy tüneteinek enyhítését, de a nikotinnal ellentétes hatást is képes kifejteni (antagonista), azáltal hogy elfoglalja annak helyét, ami segít csökkenteni a dohányzás kellemes hatásait.