Le diverse categorie di antidepressivi hanno un meccanismo di azione molto eterogeneo e in alcuni casi non completamente delucidato, accomunato dal fatto di agire a livello del sistema nervoso centrale, dove interagendo con recettori sinaptici, proteine (come ad esempio le trasportatrici) o enzimi determinano delle modificazioni (dirette o di adattamento) della chimica, dei meccanismi regolativi e della struttura del neurone ma anche della struttura e attività delle aree cerebrali che generano gli effetti terapeutici. L'esordio dell'effetto degli antidepressivi più comunemente prescritti è ritardato (2–6 settimane) e il trattamento dura in genere mesi o anni (anche dopo la risoluzione dei sintomi nell'ottica di una terapia di mantenimento e di prevenzione delle ricadute). 