Ang Pregabalin ay hindi isang GABAA o GABAB receptor agonist.
Ang Pregabalin ay isang gabapentinoid at kumikilos sa pamamagitan ng pagpigil sa ilang mga channel ng calcium. Partikular na ito ay isang ligand ng auxiliary α2δ subunit site ng ilang boltahe-dependent calcium channels (VDCCs), at sa gayon ay gumaganap bilang isang inhibitor ng α2δ subunit-containing VDCCs. Mayroong dalawang mga subunit na α2δ na nagbubuklod sa droga, α2δ-1 at α2δ-2, at ang pregabalin ay nagpapakita ng magkatulad na pagkakaugnay para sa (at samakatuwid ay kakulangan ng selectivity sa pagitan) ng dalawang site na ito. Ang Pregabalin ay pumipili sa pagbubuklod nito sa α2δ VDCC subunit. Sa kabila ng katotohanan na ang pregabalin ay isang analogue ng GABA, hindi ito nagbubuklod sa mga receptor ng GABA, hindi nagko-convert sa GABA o isa pang agonist ng GABA receptor sa vivo, at hindi direktang binago ang transportasyon o metabolismo ng GABA. Gayunpaman, napag-alaman na ang pregabalin ay nagbubunga ng pagtaas ng dosis na nakasalalay sa pagpapahayag ng utak ng L-glutamic acid decarboxylase (GAD), ang enzyme na responsable sa pag-synthesize ng GABA, at samakatuwid ay maaaring magkaroon ng ilang hindi direktang epekto ng GABAergic sa pamamagitan ng pagtaas ng mga antas ng GABA sa utak. Sa kasalukuyan ay walang katibayan na ang mga epekto ng pregabalin ay pinagsama ng anumang mekanismo maliban sa pagsugpo sa mga VDCC na naglalaman ng α2δ. Alinsunod dito, ang pagsugpo sa mga VDCC na naglalaman ng α2δ-1 ng pregabalin ay lumilitaw na responsable para sa mga anticonvulsant, analgesic, at anxiolytic effect nito.
Ang endogenous α-amino acids na L-leucine at L-isoleucine, na malapit na kahawig ng pregabalin at iba pang gabapentinoids sa kemikal na istraktura, ay maliwanag na ligand ng α2δ VDCC subunit na may katulad na pagkakaugnay sa mga gabapentinoids (hal., IC50 = 71 nM para sa L- isoleucine), at naroroon sa cerebrospinal fluid ng tao sa mga konsentrasyon ng micromolar (hal., 12.9 μM para sa L-leucine, 4.8 μM para sa L-isoleucine). Ito ay may teorya na maaaring sila ang mga endogenous ligand ng subunit at maaari nilang mapagkumpitensyang labanan ang mga epekto ng gabapentinids. Alinsunod dito, habang ang mga gabapentinoids tulad ng pregabalin at gabapentin ay may nanomolar affinities para sa α2δ subunit, ang kanilang mga potencies sa vivo ay nasa mababang micromolar range, at ang kumpetisyon para sa pagbubuklod ng endogenous L-amino acids ay sinasabing malamang na responsable para sa pagkakaibang ito.

Ang Pregabalin ay natagpuan na nagtataglay ng 6-tiklop na mas mataas na pagkakaugnay kaysa sa gabapentin para sa α2δ na mga subunit na naglalaman ng mga VDCC sa isang pag-aaral. Gayunpaman, natuklasan ng isa pang pag-aaral na ang pregabalin at gabapentin ay may magkatulad na pagkakaugnay para sa recombinant na α2δ-1 subunit ng tao (Ki = 32 nM at 40 nM, ayon sa pagkakabanggit). Sa anumang kaso, ang pregabalin ay 2 hanggang 4 na beses na mas malakas kaysa sa gabapentin bilang isang analgesic at, sa mga hayop, ay lumilitaw na 3 hanggang 10 beses na mas malakas kaysa sa gabapentin bilang isang anticonvulsant.