Tesofensine wirkt als dreifacher Monoamin-Wiederaufnahmehemmer, indem es die Spiegel von Noradrenalin, Serotonin und Dopamin erhöht, indem es deren jeweilige Transporter (NET, SERT und DAT) blockiert. Diese Modulation verbessert die Neurotransmission und ist mit einer erhöhten Expression des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors (BDNF) und des aktivitätsregulierten Zytoskelettproteins (Arc) im Hippocampus verbunden, was die Neurogenese fördert und potenziell zu seinen antidepressiven Effekten beiträgt. Während die genauen Signalwege, die beteiligt sind, nicht vollständig aufgeklärt sind, deutet die Wirkung des Medikaments auf die Monoaminspiegel auf eine Beteiligung an Wegen hin, die mit der Stimmungregulation und der Neuroplastizität in Verbindung stehen.