Rygningstobak har kraftige virkninger på centralnervesystemet. Cigaretter fungerer som et centrale nervesystemstimulerende middel, der påvirker neurotransmitterne serotonin, dopamin, norepinephrin, acetylcholin, GABA og andre. Den mest markante 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 det centrale nervesystem.
Angst
Rygning af cigaretter påvirker neurotransmitterne, der er forbundet med angst og velvære-tilstand. Rygere har signifikant højere forekomst af klinisk angst sammenlignet med ikke-rygere. Dette kan forklares ved hjælp af tobaks virkning på GABA, den neurotransmitter, der er mest ansvarlig for velvære og manglende angst. I september 2007-udgaven af "BMC Neuroscience" fandt Dr. Tamaki Hayase, at nikotin forøgede angstrelateret adfærd og symptomer markant, selv 2 timer efter den sidste eksponering. Derudover fandt Dr. Janet Audrain og medarbejdere i juni 2007-udgaven af "Journal of Applied Bio Behavioral Research", at angst var markant korreleret med nikotinindtagelse. De største co-faktorer i rygerelateret angst var afhængighedsniveau, når folk røget, fordi de havde en dårlig dag, røget for at vågne op, og rygere, der havde et lavt selvværd.
Depression
Rygning er også stærkt relateret til depression. Nikotin og andre tobaksadditiver har en direkte negativ indflydelse på dopamin og serotonin, to neurotransmittere forbundet med depression og mental sundhed. Nogle rygere bruger muligvis cigaretter for at føle sig bedre, mens nikotin-tilbagetrækning i sig selv kan forårsage depression i første omgang. I januar 2008-udgaven af "Nicotine & Tobacco Research" fandt Dr. Michael Lyons og medarbejdere, at større depression var signifikant forbundet med den aktuelle daglige rygning samt nikotin-tilbagetrækning. Nogle af de ledsagende depressive symptomer var nervøsitet, rastløshed og koncentrationsvanskeligheder.
Kognition
Rygning af cigaretter kan også have en alvorlig negativ indflydelse på de kognitive evner, især hos langvarige rygere. Nikotin påvirker direkte neurotransmitterne forbundet med læring, hukommelse og kognition. De hundreder af additiver i cigaretter har også en negativ effekt af kognition. Langtidsrygere har en særlig risiko for at udvikle demens, når de bliver ældre. I august 2007-udgaven af "Neuropsychology Review" fandt Dr. Gary Swan og medarbejdere, at rygning var signifikant forbundet med degeneration af hjernestoffer og celledød, kognitiv tilbagegang i forhold til gentagne mål og demens. I rapporten fandt de også, at mødre, der ryger, sætter deres barn i en øget risiko for neuro-udviklingsunderskud.
