Прэгабалін не з'яўляецца агоністом рэцэптараў ГАМК або ГАМКВ.
Прэгабалін з'яўляецца габапентиноидом і дзейнічае шляхам інгібіравання пэўных кальцыевых каналаў. У прыватнасці, гэта ліганд дапаможнага сайта субадзінак α2δ некаторых кальцыевых каналаў, якія залежаць ад напружання (VDCC), і, такім чынам, дзейнічае як інгібітар VDCC, якія змяшчаюць субадзінак α2δ. Існуюць дзве субадзінкі α2δ, якія звязваюць лекі, α2δ-1 і α2δ-2, і прэгабалін праяўляе аднолькавае сродства (і, такім чынам, адсутнасць селектыўнасці паміж) гэтымі двума ўчасткамі. Прегабалин селектыўна звязваецца з субадзінак α2δ VDCC. Нягледзячы на ​​​​тое, што прэгабалін з'яўляецца аналагам ГАМК, ён не звязваецца з рэцэптарамі ГАМК, не ператвараецца ў ГАМК або іншы агоністом рэцэптараў ГАМК in vivo і не мадулюе непасрэдна транспарт або метабалізм ГАМК. Аднак было выяўлена, што прэгабалін выклікае залежнае ад дозы павелічэнне экспрэсіі ў галаўным мозгу дэкарбаксілазы L-глутамінавай кіслаты (GAD), фермента, адказнага за сінтэз ГАМК, і, такім чынам, можа мець некаторыя ўскосныя ГАМКергічныя эфекты, павялічваючы ўзровень ГАМК у мозгу. У цяперашні час няма доказаў таго, што эфекты прегабалина апасродкаваны якім-небудзь іншым механізмам, акрамя інгібіравання VDCC, якія змяшчаюць α2δ. У адпаведнасці з гэтым, інгібіраванне VDCC, якія змяшчаюць α2δ-1, прэгабалінам, здаецца, адказвае за яго супрацьсутаргавы, анальгетычны і анксіалітычны эфект.
Эндагенныя α-амінакіслоты L-лейцын і L-ізалейцын, якія вельмі нагадваюць прэгабалін і іншыя габапентиноиды па хімічнай структуры, з'яўляюцца відавочнымі лігандамі субадзінак α2δ VDCC з такім жа сродством, як і габапентиноиды (напрыклад, IC50 = 71 нМ для L- ізалейцын), і прысутнічаюць у спіннамазгавой вадкасці чалавека у микромолярных канцэнтрацыях (напрыклад, 12,9 мкМ для L-лейцын, 4,8 мкМ для L-ізалейцын). Існуе тэорыя, што яны могуць быць эндагеннымі лигандами субадзінак і што яны могуць канкурэнтна супрацьстаяць эфектам габапентиноидов. У адпаведнасці з гэтым, у той час як габапентиноиды, такія як прэгабалін і габапенцін, маюць наномолярное сродство да субадзінак α2δ, іх магутнасць in vivo знаходзіцца ў нізкім мікрамалярным дыяпазоне, і канкурэнцыя за звязванне эндагеннымі L-амінакіслотамі, як кажуць, верагодна, адказная за гэта неадпаведнасць.

У адным даследаванні было выяўлена, што прэгабалін валодае ў 6 разоў больш высокім сродством да VDCC, якія змяшчаюць субадзінак α2δ, чым габапенцін. Аднак іншае даследаванне паказала, што прэгабалін і габапенцін маюць падобнае сродство да субадзінак рэкамбінантнага α2δ-1 чалавека (Ki = 32 нМ і 40 нМ адпаведна). У любым выпадку прэгабалін у 2-4 разы больш магутны, чым габапенцін, як анальгетык, і ў жывёл у 3-10 разоў больш магутны, чым габапенцін, як супрацьсутаргавы сродак.