Cigarečių tabake yra junginių, kurie sukelia funkcinius ir struktūrinius smegenų pokyčius, todėl rūkymas sukelia priklausomybę. Kai kas nors rūko, smegenų chemija iš esmės pasikeičia ir rūkymas tampa įpročiu, kuris formuojasi per pasikartojančius užsiėmimus, kai smegenys prisitaiko prie savo chemijos pokyčių. Mesti rūkyti gali būti sudėtinga dėl to, kad organizmas tampa priklausomas nuo tabake esančių cheminių medžiagų, o pacientas patiria abstinencijos simptomus, kai smegenys bando prisitaikyti.
Nikotinas, tabake randamas junginys, imituojantis neuromediatoriaus acetilcholino veiklą organizme, yra pagrindinis dalykas, sukeliantis priklausomybę nuo rūkymo. Kai nikotinas patenka į smegenis, jis prisijungia prie acetilcholino receptorių ir žmonės patiria neurologinių reakcijų pakopą, įskaitant padidėjusį budrumą ir susikaupimą. Laikui bėgant, reguliarus rūkymas verčia smegenis galvoti, kad acetilcholino lygis yra neįprastai didelis, ir dėl to auga daugiau šio neuromediatoriaus receptorių.
Padidėjęs receptorių skaičius sumažina jautrumą acetilcholinui ir nikotinui, nes norint gauti tą patį atsaką, reikia daugiau. Tai gali paskatinti žmones labiau rūkyti, todėl smegenys pradeda reaguoti, sukurdamos daugiau receptorių ir sukurdamos nesibaigiantį ciklą, paaiškinantį, dėl ko rūkymas sukelia priklausomybę. Kai žmonės nustoja rūkyti, jie padidina acetilcholino receptorių skaičių, tačiau šie receptoriai nėra stimuliuojami. Pacientas patiria abstinenciją, nes smegenys susidoroja su normaliu acetilcholino kiekiu organizme.
Neurologai plačiai ištyrė rūkymo poveikį smegenims, siekdami sužinoti daugiau apie tai, dėl ko rūkymas sukelia priklausomybę ir kaip rūkymas keičia ilgalaikę smegenų funkciją ir struktūrą. Kai kuriuos iš šių tyrimų nuslopino tabako įmonės, susirūpinusios dėl poveikio pardavimui, kurį gali turėti informacijos apie poveikį sveikatai, įskaitant priklausomybę, atskleidimas. Kai pagaliau buvo paskelbti tyrimai, informuojantys visuomenę, kad rūkymas sukelia priklausomybę, kai kuriuose pasaulio regionuose visuomenės reakcija buvo sprogi.
Rūkymas ne tik sukelia priklausomybę, bet ir yra viena iš stipresnių priklausomybę sukeliančių medžiagų, kurias vartoja žmonės. Žmonės, patyrę priklausomybę nuo kelių medžiagų, pastebėjo, kad tabako gaminiai yra vieni iš sunkiausių mesti rūkyti. Kadangi rūkymas sukelia priklausomybę ir jį sunku mesti, daugelis visuomenės informavimo programų daugiausia dėmesio skiria tam, kad žmonės neatsirastų rūkymo įpročių, siekiant sumažinti su rūkymu susijusių ligų paplitimą tarp gyventojų. Yra aiškus ryšys tarp rūkymo ir daugelio rimtų medicininių komplikacijų, įskaitant vėžį ir širdies ir kraujagyslių ligas.