1.对中枢神经系统的作用：1.1.对行为的影响： 兔侧脑室注射东莨菪碱6mg/kg，可出现闭眼、侧卧、翻正反射消失，约经40分钟恢复，但活动仍较少。东莨菪碱与冬眠合剂合用于人、猴、犬均可产生全身麻醉。东莨菪碱与戊巴比妥或眠尔通合用也可使小鼠活动明显减少，表现出与中枢抑制药的协同作用。小剂量东莨菪碱（0.1-0.2mg/kg）使小鼠自主活动增加。小鼠腹腔注射东莨菪碱4mg/kg，能增强中枢兴奋药（苯丙胺、去氧麻黄碱、咖啡因等）所引起的活动增加，并能对抗利血平及氯丙嗪引起的活动减少，表现中枢兴奋作用。因此认为，东莨菪碱对中枢神经系统的作用是双向性的。
1.2.对脑电的影响： 给埋藏电极的清醒猫腹腔注射氢溴酸东莨菪碱0.05-0.1mg/kg，5分钟后，脑电图由低幅快波转变为不规则的高幅慢波。但此时惊醒反应仍存在，动物表现安静。若剂量增至0.25-0.50mg/kg时，脑电活动出现高度同步化和不规则高幅慢波，而且脑电惊醒反应亦消失；动物表现兴奋狂躁。对猴、犬、兔和大鼠等动物，东莨菪碱所引起的脑电反应非常近似，并能阻断多种生理刺激所引起的惊醒反应。
1.3.对条件反射的影响： 大鼠皮下注射东莨菪碱0.05-100mg/kg，能不同程度地阻断回避性条件反射和二级条件反射，阻断率与剂量呈平行关系。在抑制大鼠回避性条件反射时，东莨菪碱影响二级条件反射及条件反射最强，阿托品则较弱。
1.4.对痛觉的影响： 兔钾离子透入法和小鼠热板法证明东莨菪碱有一定的镇痛作用，并能加强杜冷丁的镇痛作用，对抗去甲肾上腺素侧脑室注射引起的痛阈降低和杜冷丁镇痛作用的减弱。小鼠腹腔注射洋金花总碱每只0.2mg，15分钟后，对辐射热的痛阈可提高54.7%.亦有报道，东莨菪碱能对抗震颤素的中枢镇痛作用，且较阿托品为强。
1.5.与神经递质的相互影响： 用1/10万的东莨菪碱作猫侧脑室灌流，能增加乙相胆碱的释放量，灌流期间合并静脉注射东莨菪碱1mg/kg，并不能使乙酰胆碱释放量进一步增加但大鼠腹腔注射 东莨菪碱0.63mg/kg，脑中乙酰胆碱含量可减少31%，作用在给药后60分钟，为最强，于120分钟时恢复正常，说明非侧脑室给药仍能促进脑内乙酰胆碱的释放。而使脑组织中乙酰胆碱含量下降。兔静脉注射利血平0.5-1.0mg/kg或脑室注射对氯苯丙氨酸（PCPA）每只5.0mg，均能延长侧脑室注射东莨菪碱2-3mg/kg引起的麻醉，但脑室注射5-HT每只250mg，静脉注射优降宁50mg/kg均显着缩短其麻醉时间；而脑室内注射去甲肾上腺素每只 20Oμg，对东莨菪碱的麻醉时间无明显影响。
因此，东莨菪碱对大脑皮层和皮层下某些部位主要是抑制作用，如使意识消失，产生麻醉等，认为这与其阻滞大脑皮层和脑干网质结构M-胆碱受体有关，也可能与它在中枢神经系统对抗去甲肾上腺素作用有关。但对延髓和脊髓则有不同程度的兴奋作用，特别对延髓的呼吸中枢，兴奋作用较明显。为此，东莨菪碱可提高清醒犬的呼吸频率，从而抵消冬眠药物（杜冷丁和氯丙嗪）减慢呼吸的作用。
2.对循环系统的作用：2.1.对心血管的作用：东莨菪碱能解除迷走神经对心脏的抑制，使交感神经作用占优势，故心率加快。阿托品有类似作用，且更强。正常兔和麻醉犬静脉注射阿托品2-4mg/kg或东莨菪碱4mg/kg后，可拮抗肾上腺素或去甲肾上腺素50μg/kg所诱发的心律紊乱（房性或室性期前收缩，室性心动过速等）、但不能拮抗引起的心率加快。离体兔耳血管灌流表明，20mg 的东莨菪碱可以拮抗去甲肾上腺素20μg/0.1mg引起的血管收缩作用，但此作用比阿托品弱得多。
2.2.对血流动力学的影响： 出血性休克犬静脉注射洋金花总碱，心排血量未见增高，但输血以补充血容量后，洋金花总碱能使心排血量增加。说明洋金花对心排血量的影响与血容量有关。麻醉兔静脉注射东莨菪碱10-20mg/kg，能拮抗静脉注射5μg/kg肾上腺素或去甲肾上腺素的升压作用。实验还表明，东莨菪碱能改善失血性犬的微循环。
3.对呼吸系统和平滑肌器官的作用：小剂量洋金花注射液可完全拮抗乙酰胆碱引起离体豚鼠气管平滑肌的收缩作用。洋金花对实验性气管炎大鼠的气管粘液腺有抑制作用，杯状细胞显着减少，此作用与切断单侧迷走神经的作用相似。东莨菪碱能降低胃肠道的蠕动及张力，能阻断胆碱能神经的功能，使膀胱逼尿肌松弛，尿道括约肌收缩，引起尿潴留。
4.其它作用：洋金花总碱或东莨菪碱用作与麻醉剂时，可使病人周围血管扩张，体表温度升高，而体温下降。但术后2-6小时体温出现回升。对精神病患者应用洋金花麻醉后，静脉注射给药可见血胆碱酯酶活力的平均值有显着提高，而肌肉注射则不明显。
