Точният механизъм на действие на леветирацетам все още не е напълно изяснен, но явно той въздейства върху намиращия се в синаптичните везикули протеин 2А, които се среща в пространството между нервите (синапси), и спира освобождаването на химични агенти между нервните клетки.
Ο ακριβής τρόπος µε τον οποίο δρα η λεβετιρακετάµη δεν έχει καταστεί ακόµη σαφής, ωστόσο η ουσία φαίνεται να παρεµβαίνει στη λειτουργία µιας πρωτεΐνης ονοµαζόµενης πρωτεΐνης 2Α των συναπτικών κυστιδίων, η οποία βρίσκεται στο διάστηµα µεταξύ των νεύρων (συνάψεις) και διακόπτει την απελευθέρωση χηµικών διαβιβαστών µεταξύ των νευρικών κυττάρων.