阿托品是一种M胆碱受体阻断药，它的药理作用广泛。在心血管系统方面，小剂量的阿托品（一般静脉注射0.5mg）能使部分患者心率短暂性轻度减慢，这是因为阿托品阻断了迷走神经对心脏的抑制作用；而较大剂量的阿托品（1~2mg）可阻断窦房结M2受体，解除迷走神经对心脏的抑制，使心率加快，通常每分钟可增加10~20次。
对平滑肌的作用
胃肠道平滑肌：阿托品能松弛多种内脏平滑肌，对过度活动或痉挛的胃肠道平滑肌作用更显著。它可降低胃肠道蠕动的幅度和频率，缓解胃肠绞痛。比如在胃肠道痉挛引起疼痛时，使用阿托品能起到一定的解痉止痛效果。胆道和输尿管平滑肌：阿托品对胆道、输尿管平滑肌的松弛作用较弱，但也能部分缓解这些部位因痉挛引起的疼痛。不过其作用效果不如对胃肠道平滑肌那么明显。
对腺体的作用
唾液腺和汗腺：阿托品能抑制唾液腺及汗腺的分泌。用药后，唾液分泌减少会导致口干，汗腺分泌减少会使皮肤干燥。例如在进行某些手术前，使用阿托品就是为了减少呼吸道分泌物和唾液分泌，防止术中发生误吸等情况。其他腺体：它对泪腺和呼吸道腺体的分泌也有抑制作用，但对胃酸分泌的影响较小，因为胃酸分泌的调节机制较为复杂，除了神经因素还有其他体液因素参与。
对眼的作用
散瞳：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，瞳孔扩大肌不受拮抗地收缩，从而导致瞳孔散大。一般在眼科检查时，会使用阿托品眼药水来散瞳，以便更清晰地观察眼底等情况。调节麻痹：阿托品还能阻断睫状肌的M胆碱受体，使睫状肌松弛，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，视远物清楚，这种现象称为调节麻痹。常用于儿童验光配镜前的散瞳，以准确测量眼睛的屈光度数。