Der Wirkmechanismus des Delta-Schlaf-induzierenden Peptids (DSIP) bleibt schlecht verstanden, aber es wird angenommen, dass es Neurotransmittersysteme moduliert, insbesondere durch adrenerge Übertragung, möglicherweise unter Beteiligung von Rezeptoren im parvocellulären paraventrikulären Kern (pPVN) des Hypothalamus und limbischen Strukturen. DSIP scheint die Fos-Expression zu beeinflussen, die mit Stressreaktionswegen verbunden ist, was auf eine Rolle in der neuroendokrinen Regulation und der Schlafförderung hindeutet, obwohl spezifische Rezeptorinteraktionen und Signalwege noch vollständig aufgeklärt werden müssen. Darüber hinaus deuten die Auswirkungen von DSIP auf Neurotransmitterspiegel wie Serotonin und Dopamin auf eine Beteiligung an der Schlafregulation und den emotionalen Stressreaktionen hin, aber definitive Mechanismen sind noch ungelöst.