易逆性抗胆碱酯酶药的作用机制主要是与胆碱酯酶（ChE）结合，但其结合形成的复合物水解速度较快，从而使胆碱酯酶的活性只是暂时受到抑制，能够在较短时间内恢复，下面从多个方面详细阐述。

从结合过程来看，易逆性抗胆碱酯酶药分子结构中含有带正电荷的季铵基团和酯结构。以新斯的明为例，其季铵阳离子头以静电引力与胆碱酯酶的阴离子部位相结合，同时其分子中的羰基碳与胆碱酯酶酯解部位的丝氨酸羟基形成共价键，生成新斯的明与胆碱酯酶的复合物。

在抑制胆碱酯酶活性方面，该复合物进而裂解成二甲胺基甲酰化胆碱酯酶，此过程使得胆碱酯酶的活性中心被占据，无法正常水解乙酰胆碱（ACh），导致突触间隙中ACh积聚，从而产生M样和N样作用。

从恢复过程来讲，二甲胺基甲酰化胆碱酯酶的水解速度相对较快，它会进一步水解生成二甲胺基甲酸和复活的胆碱酯酶，使胆碱酯酶的活性得以恢复。一般来说，这个过程相对迅速，不像难逆性抗胆碱酯酶药那样会使胆碱酯酶长时间失活。

在生理效应上，由于易逆性抗胆碱酯酶药能使ACh增多，在心血管系统可表现为心率减慢、血压下降等M样作用；在胃肠道能促进胃肠蠕动和胃酸分泌；在骨骼肌神经肌肉接头处，不仅能通过抑制胆碱酯酶增加ACh作用，还能直接激动骨骼肌运动终板上的N₂受体，加强骨骼肌收缩作用。临床上，易逆性抗胆碱酯酶药可用于治疗重症肌无力、腹气胀和尿潴留等疾病，正是基于其独特的作用机制来发挥相应的治疗效果。