Dette sker dog ved et signifikant lavere niveau end hos nicotin.
In vitro elektrofüsioloogilised uuringud ja in vivo neurokeemilised uuringud on näidanud, et varenikliin seondub α4β2 neuronaalsete nikotiini atsetüülkoliini retseptoritega ning stimuleerib retseptorite poolt vahendatud aktiivsust, kuid oluliselt vähemal määral kui nikotiin.