人类的大脑对周围的刺激发生反应，对化学物质的刺激也会产生反应。尼古丁是一种生理活性物质，通过尼古丁对大脑的电生理过程的影响，可以了解尼古丁上瘾的本质。
首先尼古丁对自发脑电图有影响。研究表明，吸烟导致了脑电图不同步或脑电图去同步化，脑电波的阿尔法频率增加。尼古丁立刻能对脑电波产生影响，研究发现，即吸入香烟烟雾后5秒内发生了最初的脑电图变化，这比尼古丁从胸部到头部的循环时间短。在吸烟者吸烟后观察到脑电图不同步或β功率增加。在最后一次吸烟后，并且与尼古丁剥夺10至19小时后的大小相同。脑电图θ波的增加被解释为烟草剥夺的标志，尽管受试者经常吸烟的香烟数量，烟草剥夺的长度，实验期间吸烟的烟草香烟类型以及给药途径存在差异。研究证实了尼古丁降低了α波的频率。
婴幼儿与学龄前儿童处于生长发育的关键时期，与成年人不同的在于，二手烟不仅仅是对他们目前的健康造成危害，而且会对婴幼儿的发育造成影响。一般情况下，将儿童暴露在二手烟中，只有一种情况，那就是父母吸烟。流行病学研究证实父母吸烟，将儿童长期暴露在二手烟中，将对儿童的健康造成严重危害，尤其对儿童的呼吸系统的健康造成影响。
根据大量的流行病学研究结果，终生不吸烟者暴露在二手烟中与肺癌之间的因果关系。研究人员对二手烟暴露与其他器官癌症的关系也进行了研究，虽然得出的结论不是很强的因果关系，很多研究发现，终身非吸烟者暴露在二手烟中增加患上其他癌症的几率，如乳腺癌、喉癌等癌症。比如，二手烟暴露最为典型的情况是为丈夫是吸烟者，其妻子是非吸烟者。当该人的妻子长达几十年的时间暴露在二手烟的环境中，最终患上乳腺癌和肺癌的可能性比丈夫不吸烟的高很多倍。
当吸烟者点燃一支香烟，产生的烟雾包括主流烟雾、支流烟雾与二手烟雾中含有4000多种物质就飘散出来。随着化学提纯与分析技术的发展，2000年香烟中分离出的致癌物质已经到69种。在支流烟雾中，检测出的致癌物质有30种，这些致癌物经过科学研究，无论是动物实验还是人体病理学的结果证明，能直接导致人体患上癌症，或者说，这些物质满足一致性的致癌的所有条件。
吸烟者点燃一支香烟，根据每个人的吸烟习惯不一样，吸上几口便拿在手上，或者放在烟灰缸上，这时点燃的香烟便散发出烟雾。吸烟者直接将烟雾吸入身体，又将烟雾从鼻子中或者嘴巴中吐出来，于是空气中便充满了吸烟者产生的烟与香烟燃烧的烟雾，所有在烟雾中的人都会感觉到不适，只有吸烟者觉得是一种神仙般的享受。由于非吸烟者在这样的环境中是被动的吸入烟雾的，因此，也叫被动吸烟或者叫非自愿吸烟。
耐受是任何毒品都具有的特性，因为人体对尼古丁的耐受，从一开始吸第一支烟的恶心、眩晕、呕吐，变为了一种甚至舍弃生命都要维持下去的“习惯”，这就是耐受所起到的作用。也是因为耐受具有的个体差异性，有的人一天只吸三支烟，有的人需要吸三包烟。
耐受是指重复性的用使用某种毒品，在同样剂量上获得的效果会减少，或者需要加大剂量才能获得与原来剂量所获得的效果。许多吸烟者都报告过，清晨第一支烟是最为醇香的，其余的香烟都是无味的。对于人这样的高等动物，当吸烟的时候，基于人体正常的生理反应，会产生恶心、呕吐、眩晕等症状，但是，耐受性改变了这种正常的生理反应，另一方面，个体对尼古丁的耐受情况差异很大，导致不同个体的吸烟的量不同。
尼古丁不仅对外周神经内分泌系统有作用，也对神经内分泌系统有作用。早在1900年研究者就发现尼古丁能够刺激自主神经节，引起释放肾上腺儿茶酚胺。尼古丁被认为是烟草中的活性药物并且吸烟导致了神经内分泌功能的改变。
尼古丁在外围自主神经和躯体神经肌肉节在低剂量下是一种胆碱能受体激动剂，在高剂量下成为拮抗剂。尼古丁在大脑皮层释放乙酰胆碱。尼古丁还能对儿茶酚胺和血清素的释放进行调节。
很多吸烟者天真的相信最后一支烟。在那几年和尼古丁艰苦斗争的期间，远景顾问对自己承诺过无数个最后一支烟，但每次都成为复吸的开端与借口，身边的朋友戒烟过程中也有类似的情况出现。
对戒烟者而言，在面对极度可怕的戒断症状，面对情绪极端低落和抑郁的时候，面对自己出现的愤怒和攻击性的时候，面对这些超出常人能够忍受范围的情绪、压力与不适的时候，重新拾起香烟这个工具实在是太正常不过的事情。这个时候，戒烟者通常对自己说：“这是最后一支烟，吸完这支烟，再也不吸了。”要知道，就是这个最后一支烟，使很多吸烟者到现在烟瘾还无法去除掉。
远景顾问是有超过二十多年吸烟史的重症吸烟者，最多的时候，一天吸烟超过三包，曾经三个月内因为吸烟的原因把新装修的办公室新装修的墙壁熏黑。从下定决心戒烟，到最终完全摆脱香烟，经历了比一般人更长的时间。中间经历了一些反复，比如，有几次告诉同事自己已经戒烟，又在高度工作压力下，在项目组研讨的时候，毫不知觉的接过同事递上的烟并点燃，在与香烟的战斗中，这样的折腾是否能够有个终点呢？据说，通常情况下要实现彻底戒烟需要出现一种超验状态，这种状况通常意味着吸烟者最终脱离香烟。经过多次与尼古丁烟瘾的较量，这种神秘的体验终于到来。
女性患宫颈癌和吸烟之间的关联性一直存在争议。因为，导致宫颈癌的因素很多。最近的研究将导致宫颈癌的其他因素排除之后，发现吸烟与宫颈癌具有一致性的联系，戒烟的女性患上宫颈癌的几率降低。除了导致生殖系统的癌症以外，女性吸烟能够引起怀孕和生产过程中的一系列问题，如胎儿和婴儿死亡、新生儿体重过低、自发性流产、胎盘前置和胎盘早剥。吸烟对女性生殖影响通过如下的几种机制实现。包括干扰下丘脑-垂体的功能，影响女性生殖道的运动能力，影响受精卵着床，这些是可逆转的影响因素。另外，香烟中的毒性物质导致卵母细胞耗竭成为不可逆转的影响因素。
吸烟导致宫内缺氧是影响胎儿发育的重要因素，并通过以下两个因素共同起作用。吸烟产生的一氧化碳能够通过胎盘屏障与血红蛋白结合，影响胎儿的供氧。另一方面，吸烟引起脐动脉的收缩，直接影响胎盘的血流供应。这种影响因素预示着，只要在怀孕期间不吸烟，那么胎儿发育就不会受到宫内缺氧的影响，是可逆转的因素。研究发现，戒烟48小时就能增加对胎儿的氧气供给。另外吸烟导致输卵管不孕、宫外孕的几率比非吸烟者高。