肉毒素能夠有效抑制膽堿能神經介質——乙酰膽堿的釋放，從而阻斷膽堿能神經傳導的生理功能，引起全身隨意肌松弛麻痹。正常情況下，神經末梢會分泌能使肌肉收縮和促進腺體分泌的乙酰膽堿，但肉毒素能與神經末梢結合，抑制神經末梢分泌乙酰膽堿；乙酰膽堿無法分泌，肌肉就無法收縮，腺體就無法分泌，若呼吸肌被麻痹則會致死。因此肉毒素最初被用于生化武器，但因為低劑量局部使用肉毒素可消除肌肉痙攣、除去皺紋，后來也被廣泛應用于醫療和美容行業。
肉毒素僅適用于動態皺紋的撫平，并不適用于靜態皺紋。動態皺紋是指作出不同面部表情時出現的皺紋，主要包括眉間紋、抬頭紋、魚尾紋、鼻背紋和眼下細紋，因神經細胞負責傳導信號使肌肉收縮從而形成了皺紋。通過注射肉毒素，神經細胞傳遞的信號將被阻截，有助于放松肌肉并撫平動態皺紋。
肉毒素有效期較短，需要經常補充注射。改善動態紋需要注射的劑量較小，一般為8-16U（一個70公斤成年人的中位致死劑量約為3000U），紋路的改善通常3-6天會起效，1-2周效果最明顯，3-6個月后會逐漸失效，因此需要定期注射才能長期有效。但隨著注射次數的增加，每次效果持續期也會延長，持續使用有助于逐漸減少注射頻率。肉毒素也可與玻尿酸結合使用，以達到更理想的除皺效果。
