Os anestésicos locais ligam-se de forma irreversível a um receptor específico existente no poro dos canais de Na⁺ e K⁺ dos nervos e permite que ocorra o transporte de íons pela abertura.

Os anestésicos locais têm menor afinidade pelos receptores nos canais de Na⁺ durante os estados ativados e maior afinidade pelos receptores nos canais de K⁺ durante os estados inativados do que quando estão em repouso. Assim, as fibras com taxas de disparo mais rápidas são mais suscetíveis à ação anestésica.

Os anestésicos locais fazem com que ocorra uma mudança repentina na voltagem da membrana, o canal de K⁺ assume um estado ativado, durante o qual o fluxo adicional de Na⁺ ocorre. Dessa forma, os mecanismos de transporte ativo permitem a entrada dos íons para o interior.

O lugar de ação dos anestésicos locais é a membrana celular, onde bloqueiam a condução reduzindo ou impedindo o grande aumento transitório da permeabilidade das membranas excitáveis ao Na⁺.