安眠药主要通过作用于人体的神经系统来发挥助眠效果。例如，苯二氮䓬类安眠药是比较常用的一类，它能增强大脑中一种名为γ-氨基丁酸（GABA）的神经递质的抑制作用，从而起到镇静、催眠、抗焦虑等作用。
作用于GABA系统
苯二氮䓬类药物：这类安眠药的作用靶点主要是大脑中的GABA受体。GABA是一种抑制性神经递质，它能抑制神经元的兴奋。苯二氮䓬类药物与GABA受体结合后，会促进GABA与GABA受体的结合，加强GABA的抑制效应，使得神经元的兴奋性降低，进而产生镇静、催眠等作用。一般来说，它能缩短入睡时间，延长睡眠时间。非苯二氮䓬类药物：像右佐匹克隆等药物，同样是作用于GABA受体相关的位点来发挥作用。它们可以选择性地与GABA受体的α亚单位结合，增强GABA的抑制功能，从而达到催眠的效果，相对苯二氮䓬类药物来说，其对睡眠结构的影响可能更接近生理性睡眠，产生宿醉效应等副作用相对较少。
影响其他神经递质系统
5-羟色胺系统：部分安眠药还会对5-羟色胺系统产生影响。5-羟色胺在调节睡眠 - 觉醒周期等生理过程中也起着重要作用。一些具有调节5-羟色胺作用的安眠药，通过影响5-羟色胺能神经元的功能，来帮助调整睡眠状态。比如某些具有双重作用机制的药物，既作用于GABA系统又对5-羟色胺系统有一定影响，从而更全面地调节睡眠。去甲肾上腺素系统：安眠药也可能会对去甲肾上腺素系统有一定作用。去甲肾上腺素是与觉醒相关的神经递质，一些安眠药通过影响去甲肾上腺素能神经元的活动，来间接调节睡眠。不过不同的安眠药对去甲肾上腺素系统的影响机制有所不同，有的可能是抑制其过度活跃，从而帮助诱导睡眠。
不同类型安眠药的差异
短效安眠药：像三唑仑属于短效安眠药，它起效快，作用时间短，一般适用于入睡困难的人群。但由于其作用时间短，可能在半夜容易醒来，而且长期使用容易产生依赖等问题。通常建议连续使用不超过2 - 4周。中效安眠药：例如艾司唑仑，属于中效安眠药，作用时间适中，既能帮助入睡，又能维持一定的睡眠时间，适用于入睡困难且睡眠维持困难的人群。使用时也需要注意按照医嘱，避免长期大量使用导致不良反应。长效安眠药：地西泮属于长效安眠药，作用时间较长，适用于睡眠浅、易惊醒的人群。不过长效安眠药可能会导致第二天出现头晕、乏力等宿醉效应，老年人等特殊人群使用时需要更加谨慎，因为他们对药物的敏感性可能更高，更容易出现不良反应。