Agiscono direttamente sugli impulsi nervosi nella fase di elaborazione delle sensazioni uditive, visive, tattili. Diversamente da altre classi di droghe (stimolanti, narcotici, tranquillanti) non provocano assuefazione e si sviluppa un'elevata tolleranza che svanisce in un breve lasso di tempo, e agiscono spesso a dosi estremamente basse. Possono causare deliri, allucinazioni, depersonalizzazione, tuttavia questi effetti sono occasionali e temporanei, e svaniscono con l'effetto della sostanza. Appartengono a questa categoria gli psichedelici come l'LSD, il DMT, la psilocibina, la mescalina e i composti dissociativi come la ketamina, il gas esilarante e il destrometorfano. Secondo alcune leggende urbane gli allucinogeni "bruciano i neuroni". Per quanto riguarda la sotto-categoria dei composti psichedelici al 2018 la letteratura scientifica non riporta questo tipo di "effetti collaterali", numerosi studi negli ultimi decenni confermano che non creano alcun danno fisico. Negli ultimi anni inoltre è stato scientificamente dimostrato che possiedono proprietà neuro-protettive e neuro-generative (favoriscono cioè la formazione di nuovi neuroni). Per quanto riguarda invece la sotto-categoria dei deliranti (come datura stramonium, atropa belladonna, hyoscyamus niger ecc.) la dose ricreativa efficace non è molto distante dalla dose mortale, inoltre sono generalmente altamente tossici. Possono creare scompensi mentali [""] in alcuni individui non particolarmente stabili mentalmente, l'esperienza psichedelica è infatti gestita al meglio da una persona con una mente sana ed equilibrata, per la quale non risulta pericolosa. Anche il luogo in cui ci si trova e le sensazioni che trasmette quest'ultimo al viaggiatore influenza tantissimo l'esperienza che poi ne risulterà.