沃替西汀的作用機理：世界衛生組織將其歸為抗抑郁劑(N06A)，歐洲制藥市場研究協會(EPhMRA)藥物分類系統將其歸為催眠/鎮靜藥物(N5B)、抗抑郁劑和情感穩定劑(N6A)。目前認為抑郁癥的發生主要與5-HT 功能活動降低有關，同時去甲腎上腺素(NE) 和多巴胺(DA)的功能活動降低也被認為與抑郁發作有關。

      沃替西汀為強效五羥色胺再攝取抑制劑，在人體內與5-HT轉運體(serotonin trans-porter，SERT)有很高的親和力(Ki=1.6 nmol·L－1)，而對去甲腎上腺素轉運體(Ki=113nmol·L-1)和多巴胺轉運體(Ki=1000nmol·L－1)幾乎沒有親和力。同時沃替西汀也是5-HT1A受體激動劑，5-HT1B受體部分激動劑，5-HT1D，5-HT3和5-HT7受體拮抗劑以及5-HT攝取抑制劑。動物研究顯示在大鼠體內沃替西汀通過對以上受體的共同作用，增加與抑郁發作有關大腦區域———海馬腹側、前額葉皮質細胞外的五羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素、乙酰膽堿和組胺的水平，同時調節γ-GABA(γ-aminobutyric acid)和谷氨酸能神經元的功能，從而發揮抗抑郁作用。

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