Dette sker dogved 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.