肉毒素是肉毒杆菌在生长繁殖过程中产生的一种细菌外毒素。根据肉毒素抗原性的不同，可将其分为A、B、C1、C2、D、E、F、G八个型。这些毒素的分子质量都在150kD左右，其中A型是毒力最强的。目前已开发应用于临床的主要是A型和B型。

A型肉毒素是由二硫键结合的重链和轻链组成的多肽链，该链可以被蛋白酶裂解。A型肉毒素是通过对乙酰胆碱释放所必需的蛋白质的裂解而阻断神经肌肉传导，并引起松弛性麻痹。在正常情况下肌肉收缩过程是：神经冲动→乙酰胆碱（Ach）→终板电位→肌肉动作电位→肌肉收缩，注射后的毒素结合在胆碱能神经末梢的受体部位，毒素肽链的重链结合在神经末梢的无髓鞘区域，毒素本身进入神经膜，乙酰胆碱被轻链阻断在胞浆内，不能通过神经肌肉接点，神经不再传递介质，肌肉就发生麻痹，从而降低肌张力，缓解肌痉挛。A型肉毒素不阻断神经兴奋的传播，神经和肌肉都没有兴奋性和传导性的损伤，这种作用叫做化学去神经作用。

肉毒素治疗皱纹的机理在于，面部表情肌止于皮肤，收缩时直接牵动皮肤，这些表情肌的反复收缩是动力性皮肤皱纹产生的重要原因。肉毒素通过阻断神经肌肉传导、抑制肌肉的收缩而达到治疗皱纹的作用。受注射的量影响，最早可在24h后，一般在注射毒素后48～72h出现目标肌肉的无力松弛，作用高峰通常在7～14天后到来。这种肌松弛时间是有限的，约维持3～6个月。