İlk olarak, sigara içmek beyindeki kan akışını etkiler. Sigara içildiğinde, nikotin ve diğer zararlı kimyasallar kan dolaşımına karışır. Bu kimyasallar, beyindeki kan damarlarını daraltır ve kan akışını azaltır. Bu durum, beyne giden oksijen ve besin maddelerinin azalmasına neden olur. Sonuç olarak, beyin hücreleri yeterli miktarda oksijen ve besin alamaz ve işlevlerini yerine getiremez.
İkinci olarak, sigara içmek beyindeki sinir hücrelerini etkiler. Sigara içildiğinde, nikotin beyindeki nikotin reseptörlerine bağlanır ve dopamin salınımını artırır. Dopamin, beyindeki ödül ve motivasyon sistemlerinden sorumlu olan bir nörotransmitterdir. Sigara içen kişilerde, beyin zamanla nikotin bağımlılığı geliştirir ve dopamin salınımı normalden daha düşük seviyelere düşer. Bu durum, sigara içmeyen kişilere göre daha az motivasyon ve zevk hissi yaşanmasına neden olur.