Галантамін належить до третинних алкалоїдів групи парасимпатоміметиків непрямої дії. Він є селективним конкурентним і оборотним інгібітором ферменту ацетилхолінестерази. Спричиняє підвищення рівня ацетилхоліна в центральній нервовій системі. Окрім його дії в якості інгібітора ацетилхолінестерази він є алостеричним лігандом найбільш розповсюджених у центральній нервовій системі нікотинових ацетилхолінових рецепторів субтипу альфа 4/бета 2, прямим шляхом стимулюючи нікотинові рецептори.