Nikotin je malá molekula, která po vdechnutí do plic rychle přechází do krevního oběhu a následně překračuje hematoencefalickou bariéru. Jakmile se dostane do mozku, váže se na specifické nikotinové receptory, což vede k uvolnění neurotransmiterů, jako je dopamin a noradrenalin.
NicVAX je léčba prevence relapsu, jejímž cílem je stimulovat imunitní systém k tvorbě protilátek, které se vážou na nikotin v krevním řečišti a zabraňují a/nebo zpomalují jeho přestup přes hematoencefalickou bariéru a vstup do mozku. Díky sníženému množství nikotinu, které se dostává do mozku, se výrazně snižuje uvolňování neurotransmiterů a snižují se příjemné, pozitivně posilující účinky nikotinu. Předklinické studie s vakcínou ukázaly, že očkování zpomaluje a snižuje množství nikotinu, které se dostává do mozku, a blokuje účinky nikotinu, včetně účinků, které mohou u zvířat posilovat a udržovat závislost. Pokud je tedy očkován kuřák, který nedávno přestal kouřit tabák, a po ukončení očkovací série si dá tabákovou cigaretu, protilátky vytvořené vakcínou vážou nikotin a mění jeho distribuci do mozku. Protože se do mozku nedostane dostatečné množství nikotinu, neaktivují se nervové dráhy důležité pro závislost. Z tabákové cigarety neplyne žádné potěšení a očkovaný subjekt nerecidivuje a nezačne znovu kouřit.
Vakcína NicVAX se podává injekcí do paže; molekula 3′-aminomethylnikotinu obsažená ve vakcíně podněcuje imunitní reakci, při níž se vytvářejí „nikotinové“ protilátky. Protilátky se vážou na molekuly nikotinu, což způsobuje, že komplexy nikotinu a protilátek jsou příliš velké na to, aby se dostaly do mozku; to zabraňuje tomu, aby nikotin mohl ovlivňovat dráhy v mozku důležité pro závislost. Myšlenka léku spočívá v tom, že vzhledem k tomu, že často i jediná cigareta může dodat do mozku dostatek nikotinu k obnovení závislosti, blokování vstupu nikotinu do mozku by mohlo této obnovené závislosti zabránit. Tato léčba funguje u závislosti na nikotinu z jakéhokoli zdroje. Klinická farmakologie & Terapie považuje tuto metodu za „atraktivní“, protože protilátka nevstupuje do mozku; v důsledku toho jsou vedlejší účinky na centrální nervový systém minimální, pokud vůbec nějaké. Vytvořené protilátky se navíc vážou pouze na nikotin, nikoliv na metabolity nikotinu nebo podobné endogenní struktury, jako je acetylcholin.
Tento lék sice může omezit závislost, ale nezabrání psychické touze; uživatel by potenciálně mohl intenzivně kouřit, aby kompenzoval nulové účinky přípravku NicVAX. Provedená studie však ukázala, že k tomu u testovaných osob nedošlo.