人體大部傳出的膽鹼能神經（包括運動神經，交感、副交感神經的節前纖維，副交感神經及部分交感神經的節後纖維）的傳導，靠其末梢在與細胞連接處釋放的乙酰膽鹼以支配效應器官的活動，中樞神經系統的某些部位如大腦皮質感覺運動區，特別是皮質深部的錐體細胞、尾核、丘腦等神經細胞間衝動的傳遞，也有乙酰膽鹼參與。
膽鹼能神經傳遞必須與膽鹼能受體結合產生效應。膽鹼能受體分爲毒蕈鹼型及菸鹼型；前者分佈於膽鹼能神經節後纖維所支配的心肌、平滑肌、腺體等效應器官，後者分佈於植物神經節及骨骼肌的運動終板內。在正常情況下，釋放的乙酰膽鹼於完成其生理功能後，迅速被存在組織中的乙酰膽鹼酯酶分解而失去作用。
當有機磷進入人體後，以其磷酰基與酶的活性部分緊密結合，形成磷酰化膽鹼酯酶而喪失分解乙酰膽鹼的能力，以致體內乙酰膽鹼大量蓄積，並抑制僅有的乙酰膽鹼酯酶活力，使中樞神經系統及膽鹼能神經過度興奮，最後轉入抑制和衰竭表現一系列症狀和體徵：
①某些副交感神經和某些交感神經節後纖維的膽鹼能毒蕈鹼受體興奮，則出現平滑肌收縮、腺體分泌增加、瞳孔收縮、噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉等毒草鹼樣症狀。
②運動神經和肌肉連接點膽鹼能菸鹼型受體興奮，則發生肌肉纖維震顫或抽搐（痙攣）；重度中毒或中毒晚期，轉爲肌力減弱或肌麻痹等菸鹼樣症狀。
③中樞神經系統細胞觸突間膽鹼能受體興奮，引起功能失調，開始有頭痛、頭暈、煩躁不安、譫語等興奮症狀，嚴重時出現言語障礙、昏迷和呼吸中樞麻痹。
④在循環系統方面，既可出現心率減慢、血壓下降等毒蕈鹼樣症狀，又可有血壓上升和心率加快等菸鹼樣症狀。
