Al entrar en contacto con las células cerebrales, la nicotina imita sobre ellas los efectos de los neurotransmisores, que llevan mensajes de una parte del cerebro a otra. Esta imitación es la responsable de los efectos placenteros del tabaco.

La exposición continua a la nicotina aumenta el número de estructuras cerebrales denominadas receptores que intentan atraparla. Cuanto mayor es el número de receptores, mayor es la cantidad de nicotina necesaria para hacerlos reaccionar. Consecuentemente, se necesitan cada vez mayores cantidades de nicotina para obtener los mismos efectos placenteros. Este fenómeno, que se denomina Tolerancia, significa la ausencia de reacción del organismo a una determinada dosis. Por ende, se necesitan mayores dosis para producir el mismo efecto. A su vez, cuanto mayor es la cantidad de nicotina presente en los cigarrillos, mayor es la rapidez de adicción.

Existen dos formas de adicción a la nicotina: una química y otra relacionada con el comportamiento. La adicción química provoca un aumento de la tolerancia a la nicotina y una serie de reacciones físicas cuando cesa su ingestión (abstinencia). Algunas de las reacciones físicas a la abstinencia de la nicotina incluyen irritabilidad, depresión, insomnio, intranquilidad y deseos por ciertas comidas. La mayoría de esas reacciones llegan a un punto máximo dos o tres días después de haber dejado de fumar y desaparecen gradualmente al cabo de algunas semanas.