抗精神病药的药理作用相当广泛，对神经系统的作用部位从大脑皮层直至神经肌肉接头，主要作用于脑干网状激活系统，边缘系统及下视丘。此外对循环、消化内分泌和皮肤等系统也有影响。在神经递质方面有抗多巴胺、抗去甲肾上腺素、抗血清素、抗胆碱及抗组织胺等作用。
抗精神病药的主要治疗作用与其抗多巴胺作用有关，临床实践表明抗精神病药治疗剂量的大小与其对多巴胺受体阻断作用呈线性相关。中枢神经系统内有多种多巴胺受体存在，抗精神病药的治疗作用主要是阻断了D2受体，影响了多巴胺的中脑—大脑皮质通路和中脑—边缘系统通路的结果。而对结节—漏斗系统通路的影响可导致内分泌和代谢的改变；对黑质纹状体通路的影响导致锥体外系的副反应。尽管阻滞多巴胺受体假说似被公认，但仍缺乏充分的直接证据。
药物的镇静作用和控制精神运动性兴奋的作用与去甲肾上腺素的阻断有关。此外，其治疗作用还可能与药物对N—甲基转移酶的抑制，对需要K+、Na+离子激活的ATP酶的抑制及其对生物膜或膜泵的作用等有关。
