非苯二氮卓类药物主要作用于中枢神经系统的特定受体，以此发挥其独特的药理效应。在中枢神经系统中，存在着γ - 氨基丁酸（GABA）能神经传递系统，GABA是一种重要的抑制性神经递质。非苯二氮卓类药物的作用机制与GABA受体密切相关。

GABA受体有多种亚型，其中GABAA受体与非苯二氮卓类药物的作用关系最为紧密。GABAA受体是一种配体门控的氯离子通道，由多个亚基组成。当GABA与GABAA受体结合时，会使氯离子通道开放，氯离子内流，导致神经元细胞膜超极化，从而抑制神经元的兴奋性，产生中枢抑制效应。

非苯二氮卓类药物能够选择性地结合到GABAA受体复合物上的特定位点，这些位点与苯二氮卓类药物的结合位点有所不同，但都位于GABAA受体的变构调节部位。当非苯二氮卓类药物与该位点结合后，会引起GABAA受体的构象发生改变。这种构象改变增强了GABA与GABAA受体的亲和力，使得在相同浓度的GABA作用下，氯离子通道开放的频率增加，氯离子内流增多，进而增强了GABA的抑制效应。

这种对GABA能神经传递的增强作用，能够有效地调节中枢神经系统的兴奋性，产生类似于生理性睡眠的效果。它可以缩短入睡潜伏期，延长睡眠时间，提高睡眠质量。与苯二氮卓类药物相比，非苯二氮卓类药物对GABAA受体的选择性更高，因此在发挥作用时，副作用相对较少，成瘾性和依赖性也较低。同时，它对睡眠结构的影响较小，能够较好地保持正常的睡眠周期。