Le benzodiazepine agiscono stimolando il sistema GABAergico, cioè il sistema dell'acido γ-amminobutirrico (o GABA). Il GABA è un γ-amminoacido ed è il principale neurotrasmettitore inibitorio del cervello, agisce legandosi ai suoi specifici recettori: il GABA-A, il GABA-B e il GABA-C. L'interazione con il recettore GABA-A viene favorita dal passaggio di ioni cloro, che porta alla iperpolarizzazione della membrana cellulare e di conseguenza si riduce l'eccitabilità cellulare. Le benzodiazepine, essendo molecole agoniste, si legano al sito allosterico (sito del recettore diverso da quello di legame) del recettore GABA A, aumentando il tempo di apertura del canale per il passaggio di ioni cloro, così da aumentare il segnale inibitorio dell'acido γ-amminobutirrico. Si avrà una depressione a livello centrale dell'eccitabilità dei neuroni. Tale recettore è costituito da una struttura pentamerica, comprende cinque subunità, ne esistono diverse isoforme e questo rende possibile l'interazione con farmaci aventi strutture diverse.