Hoe stemmingsstabilisatoren precies werken weten we nog niet. We weten wel dat ze op meerdere manieren invloed hebben op de hersenen, onder andere via beïnvloeding van neurotransmitters. Dit zijn signaalstoffen die ervoor zorgen dat zenuwcellen in de hersenen informatie met elkaar kunnen uitwisselen. Neurotransmitters geven een signaal door van de ene zenuwcel naar de andere. Stemmingsstabilisatoren werken stimulerend of juist remmend op verschillende neurotransmitters.
Stemmingsstabilisatoren hebben ook nog andere effecten op je hersenen. Maar zoals gezegd, weten we nog niet goed waarom je daardoor een stabielere stemming krijgt.