脑内DA通路有多条，其中主要的是黑质-纹状体通路、中脑-边缘叶通路和中脑-皮质通路。前者与锥体外系的运动功能有关，后两条通路与精神、情绪及行为活动有关。此外还有结节-漏斗通路，与调控下丘脑某些激素的分泌有关。D2受体与Gi蛋白相偶联，激动时抑制腺苷酸环化酶，另还能开放钾通道。氯丙嗪对脑内DA受体缺乏特异的选择性，因而作用多样。
（1）抗精神病作用：吩噻嗪类可抑制脑内腺苷酸环化酶活性。对该酶的抑制程度又与它们的临床疗效相一致。此外，以放射配体结合分析法又发现吩噻嗪类可与3H-氟哌啶醇及3H-DA竞争脑内特异性结合部位（DA受），而竞争力的强弱与吩噻嗪类抗精神病作用强度相平行。
（2）镇吐作用：氯丙嗪的镇吐作用是阻断CTZ的D2受体所致。但氯丙嗪对刺激前庭引起的呕吐无效。对顽固性呃逆有效。
（3）对体温调节的影响：氯丙嗪抑制下丘脑体温调节中枢，使体温调节失灵，因而机体体温随环境温度变化而升降。
（4）加强中枢抑制药的作用：氯丙嗪可加强麻醉药、镇静催眠药、镇痛药及乙醇的作用。上述药物与氯丙嗪合用时，应适当减量，以免加深对中枢神经系统的抑制。
（5）对锥体外系的影响：氯丙嗪阻断黑质-纹状体通路的D2受体，导致胆碱能神经功能占优势。因而在长期大量应用时可出现锥体外系反应。