Il pregabalin si lega alla subunità α2δ dei canali del calcio voltaggio-dipendenti del terminale presinaptico della via afferente dolorifica, diminuendone la conduttanza: in questo modo si riduce la quantità di neurotrasmettitori (come glutammato, noradrenalina, sostanza P) che viene esocitata dal neurone dolorifico di primo ordine, con conseguente riduzione dell’attivazione della via afferente dolorifica.