Pušenje duhana ima snažne učinke na središnji živčani sustav. Cigarete djeluju kao stimulans središnjeg živčanog sustava, utječu na neurotransmitere serotonin, dopamin, norepinefrin, acetilkolin, GABA i druge. Najznačajniji sastojak duhanskog dima je nikotin, komponenta koja izaziva ovisnost. Postoji i preko 600 dokumentiranih aditiva za cigarete u komercijalnom duhanu, a za njih 100 otkriveno je da imaju farmakološke učinke na tijelo, posebno na središnji živčani sustav.
Anksioznost
Pušenje cigareta utječe na neurotransmitere povezane s anksioznošću i zdravstvenim stanjem. Pušači imaju značajno veće stope kliničke anksioznosti u usporedbi s nepušačima. To se može objasniti utjecajem duhana na GABA, neurotransmiter koji je najodgovorniji za stanje zdravlja i nedostatak anksioznosti. U časopisu "BMC Neuroscience" za rujan 2007., dr. Tamaki Hayase ustanovio je da nikotin značajno povećava ponašanje i simptome povezane s anksioznošću, čak 2 sata nakon posljednjeg izlaganja. Osim toga, u časopisu "Journal of Applied Biobehavioral Research" iz lipnja 2007., dr. Janet Audrain i suradnici otkrili su da je anksioznost značajno povezana s unosom nikotina. Najveći čimbenici uznemirenosti zbog pušenja bili su razina ovisnosti, kada su ljudi pušili jer su imali loš dan, pušili da bi se probudili i pušači koji imaju nisku razinu samopoštovanja.
Depresija
Pušenje je također snažno povezano s depresijom. Nikotin i ostali aditivi duhana izravno utječu na dopamin i serotonin, dva neurotransmitera povezana s depresijom i mentalnim zdravljem. Neki pušači mogu koristiti cigarete da bi se osjećali bolje, dok povlačenje nikotina može i sam po sebi uzrokovati depresiju. U izdanju "Istraživanja o nikotinu i duhanu" za siječanj 2008., dr. Michael Lyons i suradnici otkrili su da je velika depresija značajno povezana s trenutnim svakodnevnim pušenjem, kao i uzimanjem nikotina. Neki od popratnih simptoma depresije bili su nervoza, nemir i teškoće u koncentraciji.
Spoznaja
Pušenje cigareta također može imati ozbiljan negativan utjecaj na kognitivne sposobnosti, posebno kod dugogodišnjih pušača. Nikotin izravno utječe na neurotransmitere povezane s učenjem, pamćenjem i spoznajom. Stotine aditiva u cigaretama također negativno utječu na spoznaju. Pušači koji su dugoročno izloženi posebnom su riziku za razvoj demencije kako ostare. U časopisu "Neuropsychology Review" iz kolovoza 2007., dr. Gary Swan i suradnici otkrili su da je pušenje značajno povezano s degeneracijom moždanih tvari i staničnom smrću, opadanjem kognitivnih funkcija zbog ponovljenih mjera i demencijom. U izvješću su također otkrili da majke koje puše dovode svoje dijete u povećan rizik od neuro-razvojnog deficita.
