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.
Saistoties ar šiem receptoriem, vareniklīns darbojas divējādi: tas darbojas līdzīgi nikotīnam (kā daļējs agonists), un tas palīdz atvieglot tieksmes simptomus, bet tas darbojas arī pret nikotīnu (kā antagonists), ieņemot tā vietu, un tā palīdz samazināt labsajūtu no smēķēšanas.