La neostigmina es un parasimpaticomimético, específicamente un inhibidor reversible de la enzima colinesterasa.
No es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica debido a que es una amina cuaternaria, en cambio la fisostigmina al ser una amina terciaria si cruza dicha barrera.
La neostigmina es un medicamento que ejerce su función en anestesiología a nivel de la placa mioneural, lugar donde predominan receptores nicotínicos.
La neostigmina se une reversiblemente al sitio aniónico de la colinesterasa.
La neostigmina causará bradicardia por disminución de la conducción en el nódulo AV del corazón, por lo que su uso se ve acompañado de drogas parasimpaticolíticas como la atropina o glicopirrolato.