Механизм антидепрессивного действия венлафаксина связан с усилением нейротрансмиттерной активности в ЦНС. Доклинические исследования показали, что венлафаксин и его активный метаболит, О-десметилвенлафаксин (ОДВ), являются сильными ингибиторами обратного захвата серотонина и норадреналина нейронами и слабыми ингибиторами обратного захвата дофамина. Венлафаксин и ОДВ не обладают значительным сродством к мускариновым, гистаминовым или альфа1-адренорецепторам in vitro. Предполагается, что активность в отношении этих рецепторов связана с различными антихолинергическими, седативными и сердечно-сосудистыми эффектами, наблюдаемыми при применении других психотропных ЛС. Венлафаксин и ОДВ не обладают способностью ингибировать МАО.