Zdá se, účinek pregabalinu spočívá v tom, že se ionty vápníku dostávají do nervových buněk a činí nervy v centrálním nervovém systému méně dráždivými, čímž snižují vylučování jiných nervových přenašečů.
Pregabalin najverjetneje vpliva na vstopanje kalcijevih ionov v živčne celice, s čimer zmanjšuje vzdražljivost živcev v centralnem živčnem sistemu ter zmanjšuje sproščanje drugih živčnih prenašalcev.