국소마취주사는 신경세포에 전기적인 신호를 전달하는 역할을 하는 세포간 전달물질인 노르에피네프린과 에피네프린의 분비를 차단하여 통증과 감각을 차단하는 작용을 합니다. 치과에서 쓰이는 얼리는 듯한 마취 방법은 고농도의 아세트산과 산화아연이 반응하여 생기는 아세틸콜린을 차단하여 혈관 수축 및 통증 발생을 차단하는 방식입니다. 이외에도 국소마취 방법에는 막힘성마취, 직접마취 등 다양한 방법이 있으며 각각의 방법에 따라 원리가 다릅니다.
국소마취제는 조직 내에 주사되었을 때 자극 없이 신경에 흡수되어 일시적으로 신경전달을 차단하는 약물로, 구심성 신경전달이 차단되며 모든 감각이 없어지게 된다. 국소마취제는 이렇듯 신경섬유의 통증감각전달을 차단하면서 해당 신경들이 분포된 부위의 운동마비와 억제를 나타내게 된다.