Muito simplesmente, o vício do fumo é causado pela nicotina do tabaco e como a nicotina entra na corrente sanguínea e no cérebro de um fumante. Assim como o oxigênio passa para os pulmões e depois para o sangue, a fumaça e a nicotina passam para os pulmões e o sangue de um fumante e, em seguida, passam pela corrente sanguínea para o cérebro. Uma vez no cérebro, o vício do fumo é estabelecido pela forma como a nicotina atua com o cérebro, criando uma mudança fisiológica e dependência da nicotina. Isso é tipicamente reforçado por meio do condicionamento social e psicológico no qual a ação de fumar torna-se ainda mais associada ao prazer e ao relaxamento.
O vício do fumo começa literalmente com a primeira inalação de um cigarro ou produto de tabaco semelhante. A nicotina está contida na folha do tabaco e é uma substância cancerígena que atua como defesa natural do tabaco contra insetos e outras infestações potenciais. A nicotina passa do tabaco através da fumaça para os pulmões de um fumante, ou para a boca de um mascador de tabaco ou fumante de charuto ou cachimbo que não inalar, e então para a corrente sanguínea. Uma vez na corrente sanguínea, a nicotina se move rapidamente para o cérebro. Mesmo que a primeira inalação de um cigarro de uma pessoa seja acompanhada de tosse, náusea e outros fatores desagradáveis em potencial, em cerca de 10 segundos a nicotina chega ao cérebro e desencadeia uma resposta agradável.
No cérebro de uma pessoa, a nicotina se encaixa em receptores neurais que são normalmente usados por um neurotransmissor chamado acetilcolina. A acetilcolina é responsável por vários processos químicos neurológicos diferentes no cérebro, incluindo a liberação de dopamina e estímulos semelhantes do centro de prazer. Isso significa que, quando a nicotina chega ao cérebro de uma pessoa, ela desencadeia uma resposta imediata de prazer. O vício contínuo do fumo se estabelece à medida que o cérebro tenta lidar com a inundação de nicotina criando muito mais receptores de acetilcolina, que a nicotina é então capaz de utilizar.
O aumento dos receptores, entretanto, freqüentemente requer maiores quantidades de nicotina para desencadear a resposta de prazer. Nesse ponto, a pessoa sucumbiu ao vício do fumo e seu cérebro agora fez mudanças fisiológicas reais para continuar a lidar com a nicotina. É por isso que parar de fumar geralmente é acompanhado por problemas físicos e psicológicos, como dores de cabeça, náuseas, irritabilidade e alterações de humor. Ao desistir, a pessoa está literalmente deixando seu cérebro sem uma substância química que o cérebro passou a esperar como parte regular de suas operações diárias.
O vício do tabagismo é tipicamente reforçado por meio do condicionamento psicológico e social, estabelecido pela associação do tabagismo com atividades prazerosas. Quando uma pessoa fuma após cada refeição, ela condiciona seu corpo para esperar aquela onda química e neurológica após a refeição. Uma vez condicionada, a pessoa naturalmente espera sentir o efeito físico da nicotina em seu sistema após cada refeição. É por isso que o vício do fumo é tantas vezes um problema social e mental, bem como físico, porque a pessoa ensina seu corpo a associar a resposta química a outras atividades.