Галантамін належить до третинних алкалоїдів із групи парасимпатоміметиків непрямої дії. Він є селективним, конкурентним і зворотним інгібітором ферменту ацетилхолінестерази. Спричиняє підвищення рівня ацетилхоліну в центральній нервовій системі. Окрім його дії як зворотного інгібітора ацетилхолінестерази, він діє як алостеричний потенціюючий ліганд найбільш розповсюджених у центральній нервовій системі нікотинових ацетилхолінових рецепторів субтипу альфа 4/бета 2, який прямим шляхом стимулює нікотинові рецептори. Також він підвищує чутливість постсинаптичних мембран рецепторів до ацетилхоліну. Галантамін проникає крізь гематоенцефалічний бар’єр, полегшує проведення імпульсів у ЦНС і прискорює процеси збудження. Підвищує активність холінергічної системи, в результаті чого покращуються когнітивні функції.