На відміну від бензодіазепінів барбітурати зв'язуються на барбітуратному сайті, що також призводить до зміни конформації всього рецептора та підвищує спорідненість ГАМК до ГАМКА-рецептора. Збільшується тривалість відкриття хлорних каналів та посилюється гальмування, оскільки більше хлору здатне надійти всередину клітини, що посилює процеси гіперполяризації.