阿托品是一种M胆碱受体阻断药，它的作用机制主要是通过竞争性地阻断乙酰胆碱或其他胆碱能激动药与M胆碱受体结合，从而拮抗过量胆碱能神经递质或胆碱受体激动药的M样作用。
对眼部的作用机制
散瞳作用： 阿托品能阻断虹膜括约肌的M胆碱受体，使虹膜括约肌松弛，瞳孔扩大肌因失去拮抗而兴奋，导致瞳孔散大。一般在眼科检查等情况中会利用这一作用。调节麻痹： 它能阻断睫状肌的M胆碱受体，使睫状肌松弛而退向外缘，悬韧带拉紧，晶状体变扁平，屈光度降低，不能将近处物体清晰地成像于视网膜上，造成视近物模糊不清，只适合看远物，这在验光等场景有应用。
对腺体的作用机制
抑制唾液腺和汗腺分泌： 阿托品能阻断腺体细胞的M受体，从而抑制唾液腺和汗腺的分泌。例如，在严重的盗汗或流涎症时，可利用其抑制分泌的作用来缓解症状，但也要注意可能带来的口干等副作用。抑制呼吸道腺体分泌： 能减少呼吸道腺体的分泌，使痰液变稠，不利于痰液排出，所以在一些呼吸道疾病治疗时要谨慎使用，避免痰液过于黏稠难以咳出。
对平滑肌的作用机制
松弛多种平滑肌： 阿托品对胃肠道平滑肌有较强的松弛作用，能降低胃肠蠕动的频率和幅度，缓解胃肠痉挛引起的疼痛。比如在胃肠道痉挛性疼痛时，可发挥一定的缓解作用。对胆道、输尿管等平滑肌也有一定的松弛作用，但效果相对较弱。不过对于输尿管结石引起的绞痛，单独使用阿托品可能效果不佳，常需配合其他药物。