Pregabalin is nie 'n GABAA- of GABAB-reseptoragonis nie.
Pregabalin is 'n gabapentinoïed en werk deur sekere kalsiumkanale te inhibeer. Spesifiek is dit 'n ligand van die hulp-α2δ-subeenheid-plek van sekere spanningsafhanklike kalsiumkanale (VDCC's), en tree daardeur op as 'n inhibeerder van α2δ-subeenheid-bevattende VDCC's. Daar is twee geneesmiddelbindende α2δ-subeenhede, α2δ-1 en α2δ-2, en pregabalien toon soortgelyke affiniteit vir (en dus 'n gebrek aan selektiwiteit tussen) hierdie twee plekke. Pregabalin is selektief in sy binding aan die α2δ VDCC subeenheid. Ten spyte van die feit dat pregabalin 'n GABA-analoog is, bind dit nie aan die GABA-reseptore nie, skakel dit nie om in GABA of 'n ander GABA-reseptoragonis in vivo nie, en moduleer nie direk GABA-vervoer of -metabolisme nie. Daar is egter gevind dat pregabalien 'n dosisafhanklike toename in die breinuitdrukking van L-glutamiensuurdekarboksilase (GAD), die ensiem wat verantwoordelik is vir die sintetisering van GABA, produseer, en kan dus 'n paar indirekte GABAergiese effekte hê deur GABA-vlakke in die brein te verhoog. Daar is tans geen bewyse dat die effekte van pregabalien deur enige meganisme anders as inhibisie van α2δ-bevattende VDCCs bemiddel word nie. In ooreenstemming blyk dit dat inhibisie van α2δ-1-bevattende VDCC's deur pregabalien verantwoordelik is vir die antikonvulsiewe, pynstillende en angswerende effekte daarvan.
Die endogene α-aminosure L-leucine en L-isoleucine, wat baie ooreenstem met pregabalin en die ander gabapentinoïede in chemiese struktuur, is oënskynlike ligande van die α2δ VDCC subeenheid met soortgelyke affiniteit as die gabapentinoïede (bv. IC50 = 71 nM vir L- isoleucien), en is teenwoordig in menslike serebrospinale vloeistof by mikromolêre konsentrasies (bv. 12.9 μM vir L-leucine, 4.8 μM vir L-isoleucine). Daar is teoretiseer dat hulle die endogene ligande van die subeenheid kan wees en dat hulle die effekte van gabapentinoïede mededingend kan antagoniseer. In ooreenstemming, terwyl gabapentinoïede soos pregabalien en gabapentien nanomolêre affiniteite vir die α2δ-subeenheid het, is hul sterkte in vivo in die lae mikromolêre reeks, en daar word gesê dat kompetisie vir binding deur endogene L-aminosure waarskynlik verantwoordelik is vir hierdie verskil.

Daar is gevind dat pregabalien 6 keer hoër affiniteit as gabapentien vir α2δ subeenheid-bevattende VDCCs in een studie het. Nog 'n studie het egter bevind dat pregabalien en gabapentien soortgelyke affiniteite vir die menslike rekombinante α2δ-1 subeenheid het (Ki = 32 nM en 40 nM, onderskeidelik). Pregabalien is in elk geval 2 tot 4 keer kragtiger as gabapentien as 'n pynstiller en, by diere, blyk dit 3 tot 10 keer kragtiger te wees as gabapentien as 'n antikonvulsiemiddel.