ميرتازابين هو مضاد للاكتئاب يعمل كمضاد لمستقبلات H1، 5-HT2A، 5-HT2C، 5-HT3، ومستقبلات α2 الأدرينالية، بهذا الترتيب من الفعالية. وهو مضاد قوي لمستقبلات α2 قبل المشبكية ومضاد معتدل القوة لمستقبلات 5-HT. تشير الدراسات إلى أن حصار مستقبلات α2 الأدرينالية، وليس تثبيط امتصاص النورأدرينالين، هو المسؤول عن آلية العمل المضادة للاكتئاب لميرتازابين. أظهر ميرتازابين فعالية في دراسات متعددة على المرضى المصابين بالاكتئاب، حيث كان مساوياً أو أكثر فعالية من ميانسرين وأميتريبتيلين، مع آثار جانبية كولينية وجهازية أقل وسُمية قلبية وعائية منخفضة. بالإضافة إلى تأثيره المضاد للاكتئاب، أظهرت الدراسات على الحيوانات أن لميرتازابين نشاطاً مزيلاً للقلق ومنوماً. وهو مثال آخر على حاصرات α2 رباعية الحلقات التي تظهر انتقائية لمستقبلات α2 مقابل مستقبلات α1. يؤدي حصار مستقبلات α2 المركزية إلى زيادة إفراز النورأدرينالين والسيروتونين، مما يجعله مفيداً كمضاد للاكتئاب. كما أن له نشاطاً على مستقبلات غير أدرينالية، حيث يعمل كمضاد قوي لمستقبلات السيروتونين 5-HT2 و5-HT3 ومستقبلات الهيستامين H1.