Přesný mechanismus, jakým levetiracetam působí, není stále jasný, nicméně zdá se, že vzájemně reaguje s bílkovinou nazvanou bílkovina synaptické štěrbiny 2A, která se nachází v prostoru mezi nervy (synapse) a brzdí uvolňování chemických poslů mezi nervovými buňkami.
Levetirasetaamin täsmällistä vaikutustapaa ei vieläkään tunneta, mutta se näyttää vaikuttavan synaptinen rakkulaproteiini 2A - nimiseen proteiiniin, jota on hermojen välisissä kohdissa (synapseissa) ja joka pysäyttää kemiallisten viestiaineiden vapautumisen hermosolujen välillä.