Tramadol är en centralt verkande opioid vars smärtlindrande effekt främst anses bero av två mekanismer. Dels en svag affinitet för ?-receptorn men även en inhiberande effekt på återupptaget av och en stimulerande effekt på den cellulära frisättningen av serotonin och noradrenalin. Till strukturen liknar tramadol kodein och morfin men affiniteten för ?-receptorn är 10 gånger lägre jämfört med kodein och 6000 gånger lägre jämfört med morfin.