1. Sinaptik vezikül proteini SV2A'nın inhibisyonu: Levetirasetam, presinaptik nörondan nörotransmitterlerin salınmasında rol oynayan sinaptik vezikül proteini 2A'ya (SV2A) bağlanır. Levetirasetam, SV2A'ya bağlanarak glutamat ve aspartat gibi uyarıcı nörotransmitterlerin salınımını azaltır. Uyarıcı nörotransmisyondaki bu azalma, beyindeki nöbetlere yol açabilecek anormal elektriksel aktivitenin kontrol edilmesine yardımcı olur.
2. GABAerjik iletimin arttırılması: Levetirasetam ayrıca GABA reseptörlerinin duyarlılığını artırarak inhibitör nörotransmiter gama-aminobütirik asidi (GABA) güçlendirir. GABAerjik iletimdeki bu artış, nöronal uyarılabilirliğin baskılanmasına ve nöbetlerin yayılmasının önlenmesine yardımcı olur.
3. Voltaj kapılı iyon kanallarının modülasyonu: Levetirasetamın voltaj kapılı iyon kanallarının, özellikle N tipi ve P/Q tipi kalsiyum kanallarının ve potasyum kanallarının fonksiyonunu modüle ettiği bulunmuştur. Levetirasetam, bu iyon kanallarının aktivitesini değiştirerek nöronal membranları stabilize edebilir, kalsiyum iyonlarının nöronlara akışını azaltabilir ve nöbet aktivitesini daha da bastırabilir.
4. Diğer mekanizmalar: Yukarıda açıklanan ana mekanizmalara ek olarak Levetirasetam, serotonerjik ve dopaminerjik sistemler gibi diğer nörotransmiter sistemlerinin aktivitesini değiştirmek de dahil olmak üzere başka mekanizmalar yoluyla da nöbet önleyici etkiler gösterebilir. Levetirasetam'ın tüm etki mekanizmalarını tam olarak anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.