Dette sker dog ved et signifikant lavere niveau end hos nicotin.
Les études électrophysiologiques in vitro et neurochimiques in vivo ont montré que la varénicline se lie aux récepteurs nicotiniques neuronaux à l'acétylcholine α 4β 2 et stimule l'activité médiée par ces récepteurs, mais à un niveau significativement plus faible que la nicotine.