Quanto a neurobiologia da dependência à nicotina, podemos dizer que a nicotina é substância química responsável pelo alto potencial dependógeno do tabaco. O tabaco contém mais de 4.000 substâncias químicas. Os receptores de nicotina estão presentes principalmente no córtex, tálamo, área tegumentar ventral, locus ceruleus, amígdala, núcleo interpenducular, septo e núcleos motores do tronco cerebral. No SNC a nicotina estimula a liberação de dopamina no sistema de recompensa cerebral proporcionando reforço positivo do uso. No sistema nervoso periférico a ação da nicotina estimula gânglios autonômicos levando à liberação de grande quantidade de neurotransmissores como acetilcolina e noradrenalina. A nicotina também proporciona a liberação no SNC do hormônio prolactina, hormônio do crescimento e ACTH.