血管扩张药的作用机制主要包括以下几个方面。

首先是作用于血管平滑肌，直接松弛血管平滑肌是常见机制之一。这类药物能够影响血管平滑肌细胞的收缩过程。血管平滑肌的收缩依赖于细胞内钙离子浓度的升高，一些血管扩张药可以通过抑制钙离子进入细胞内，或者促进细胞内钙离子排出，从而降低细胞内钙离子浓度，使血管平滑肌舒张。例如硝酸酯类药物，它能在血管平滑肌细胞内代谢产生一氧化氮（NO），NO激活鸟苷酸环化酶，使细胞内的环鸟苷酸（cGMP）含量增加，cGMP可降低细胞内钙离子浓度，引起血管平滑肌松弛，导致血管扩张。

其次是作用于血管的神经调节系统。血管的舒缩活动受交感神经系统的调控，一些血管扩张药可以通过阻断交感神经对血管的收缩作用来发挥扩张血管的效果。比如α受体阻断药，它能选择性地与血管平滑肌上的α受体结合，阻断去甲肾上腺素能神经递质及肾上腺素受体激动药与α受体的结合，从而取消去甲肾上腺素能神经对血管的收缩作用，使血管扩张，外周阻力降低，血压下降。

再者，血管扩张药还可以通过影响体液调节因素来发挥作用。例如，血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI），它能抑制血管紧张素转换酶的活性，使血管紧张素Ⅰ不能转化为血管紧张素Ⅱ，从而减少了血管紧张素Ⅱ的生成。血管紧张素Ⅱ具有强烈的收缩血管作用，其生成减少后，血管收缩作用减弱，血管扩张。同时，ACEI还能减少缓激肽的降解，缓激肽具有扩张血管的作用，其浓度升高也有助于血管扩张。

此外，某些血管扩张药还可以通过调节离子通道来影响血管平滑肌的功能。如钾通道开放剂，它能使血管平滑肌细胞膜上的钾通道开放，钾离子外流增加，导致细胞膜超极化，使细胞膜上的电压依赖性钙通道不易开放，减少钙离子内流，从而使血管平滑肌松弛，血管扩张。

综上所述，血管扩张药通过多种不同的作用机制来实现血管扩张，在临床上可用于治疗高血压、心力衰竭、冠心病等多种心血管疾病。