ماده مؤثر اصلی سیگار نیکوتین است. اما احتمالاً مواد ناشناخته متعددی به جز نیکوتین نیز در اعتیادآوری و پیدایش عوارض سیگار مؤثرند. زیرا استفاده از سیگار فاقد نیکوتین نیز سبب فرونشانی سندروم ترک اعتیاد در افراد مبتلا به سیگار می شود.
یک متابولیت اولیه نیکوتین با نام کونیکوتین در خون افراد سیگاری بیشتر از نیکوتین وجود دارد. عمر نیمه آن ۱۶ ساعت است (در مقابل عمر نیمه نیکوتین که دو ساعت است). کونیکوتین نقش مهمی در وابستگی و بروز سندروم ترک سیگار دارد. گرچه حداقل ۴۷۰۰ ماده دیگر نیز در سیگار شناسایی شده است. اما بیش از یکصد هزار ماده شناخته نشده باقی مانده است.
مواد شناخته شده در چهار گروه قرار میگیرند که عبارتند از:
1. کربن مونوکسید
2. آستالدئید
3. فرم آلدئید
4. نیتروژن اکسید
نیکوتین در هسته آکومبنس گیرنده کولینرژیک اتصال می یابد و بدین طریق سبب رهایی دوپامین در سیستم لیمبیک می شود.
