Røgtobak har kraftige virkninger på centralnervesystemet. Cigaretter virker som et centralnervesystemstimulerende middel, der påvirker neurotransmitterne serotonin, dopamin, norepinephrin, acetylcholin, GABA og andre. Den vigtigste ingrediens i tobaksrøg er nikotin, den komponent der forårsager afhængighed. Der er også over 600 dokumenterede cigaretadditiver i kommerciel tobak, og 100 af disse har vist sig at have farmakologiske virkninger på kroppen, især i centralnervesystemet.
Angst
Rygning af cigaretter påvirker neurotransmitterne forbundet med angst og velstandstilstanden. Rygere har signifikant højere niveauer af klinisk angst sammenlignet med ikke-rygere. Dette kan forklares ved tobaks virkning på GABA, neurotransmitteren, som er mest ansvarlig for tilstanden af velvære og manglende angst. I september 2007-udgaven af "BMC Neuroscience" fandt Dr. Tamaki Hayase, at nikotin signifikant øgede angstrelaterede adfærd og symptomer, selv 2 timer efter den sidste eksponering. Desuden fandt Dr. Janet Audrain og associerede i juni 2007-udgaven af "Journal of Applied Biobehavioral Research", at angst var signifikant korreleret med nikotinindtag. De største medfaktorer i røgrelateret angst var grad af afhængighed, da folk røget, fordi de havde en dårlig dag, røget for at vågne op og rygere, som havde lavt selvværd.
Depression
Rygning er også stærkt relateret til depression. Nikotin og andre tobaksadditiver har en direkte negativ indvirkning på dopamin og serotonin, to neurotransmittere forbundet med depression og mental sundhed. Nogle rygere kan bruge cigaretter til at føle sig bedre, mens nikotinudtagning selv kan forårsage depression i første omgang. I januar 2008-udgaven af "Nicotine & Tobacco Research" fandt Dr. Michael Lyons og associerede, at større depression var signifikant forbundet med dagens daglige rygning samt nikotinudtrængning. Nogle af de medfølgende depressive symptomer var nervøsitet, rastløshed og koncentrationsbesvær.
Kognition
Rygning af cigaretter kan også have en alvorlig negativ indvirkning på kognitive evner, især med langvarige rygere. Nikotin påvirker direkte de neurotransmittere, der er forbundet med læring, hukommelse og kognition. Hundredvis af additiver i cigaretter har også en negativ effekt af kognition. Langtids rygere har en særlig risiko for at udvikle demens, da de bliver ældre. I august 2007-udgaven af "Neuropsychology Review" fandt Dr. Gary Swan og associerede, at rygning var signifikant forbundet med hjernematerialedegeneration og celledød, kognitiv tilbagegang over gentagne foranstaltninger og demens. I rapporten fandt de også, at mødre, der ryger, sætter deres barn i øget risiko for neuro-udviklingsmæssige underskud.
