Palenie tytoniu jest uzależnieniem o charakterze psychogennym, mającym związek ze sposobami zachowania, postawami zdrowotnymi i społecznymi oraz uzależnieniem o charakterze farmakogennym dotyczącym układu somatycznego i ośrodkowego układu nerwowego. Wzajemne nakładanie się obu rodzajów uzależnień występuje na ogół u każdego palacza, choć względna dominacja jednego z nich zależy w dużym stopniu od indywidualnych psychofizycznych cech osoby palącej. Jednakże u większości palaczy dominuje uzależnienie o charakterze farmakologicznym. Nikotyna jest alkaloidem przyswajanym jedynie w 10% przez organizm człowieka, szybko metabolizowanym i usuwanym przez nerki. Czas połowicznego rozpadu nikotyny w mózgu wynosi ok. 5 minut. Uzależniające właściwości nikotyny są główną przyczyną stałego i przymusowego palenia papierosów.
 Nikotyna, podobnie jak inne środki uzależniające, oddziałuje na systemy nagradzania w mózgu związane z odczuwaniem przyjemności. Powoduje zwiększenie ilości dopaminy w połączeniach międzyneuronalnych. Dopamina daje odczucie przyjemności po zapaleniu papierosa, wzmacnia uzależnienie, a obniżenie jej poziomu w centralnym układzie nerwowym jest odpowiedzialne za objawy odstawienia po rzuceniu palenia. Leczenie uzależnienia od nikotyny, obok nikotynowej terapii zastępczej i psychoterapii, może być prowadzone z zastosowaniem związków czynnych farmakologiczne (np. klonidyna, leki antydepresyjne i inne). Nadużywanie nikotyny wywołuje szereg schorzeń. Należą do nich choroby serca, układu oddechowego i nowotwory. Prowadzą one do milionów przedwczesnych zgonów każdego roku na całym świecie.