Tesofensine wirkt als dreifacher Monoamin-Wiederaufnahmehemmer, der die Neurotransmission von Noradrenalin, Serotonin und Dopamin verbessert, indem es deren jeweilige Transporter blockiert. Diese Modulation wird als Einfluss auf verschiedene Signalwege angesehen, einschließlich des BDNF-Signalwegs, der mit Neurogenese und synaptischer Plastizität in Verbindung steht, wie durch die erhöhte Expression des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors (BDNF) und des aktivitätsregulierten Zytoskelettproteins (Arc) im Hippocampus belegt. Während die genauen Mechanismen, die seinen Einfluss auf die Appetitregulation und Neurogenese betreffen, nicht vollständig verstanden sind, deutet die Wirkung des Medikaments auf diese Neurotransmittersysteme auf eine facettenreiche Rolle bei der Vermittlung sowohl von Stimmung als auch von Stoffwechselprozessen hin.