Quetiapina interagisce con un ampio spettro di recettori neurotrasmettitoriali. Tuttavia l'effetto antipsicotico si pensa sia mediato tramite attività antagonista sui recettori di dopamina e serotonina. Specificamente sui recettori Dopamina D1 e Dopamina D2, sui recettori adrenergici alpha-1 e alpha-2, e sui sottotipi di recettori serotonina 5-HT1A e 5-HT2. Scansioni PET consecutive per valutare l'occupazione del recettore D2 della quetiapina hanno dimostrato che essa si dissocia molto rapidamente dal recettore D2. Verosimilmente la maggiore selettività ed attività antagonista sui recettori 5HT2 rispetto ai recettori D2 spiega le proprietà antipsicotiche cliniche e la ridotta tendenza del farmaco ad indurre effetti avversi di natura extrapiramidale rispetto ad altri antipsicotici tipici.