Donepezilo es un inhibidor reversible no competitivo de la acetilcolinesterasa que incrementa la concentración de acetilcolina en las sinapsis por lo que aumenta la transmisión colinérgica. Ejerce su acción de forma más selectiva a nivel cerebral, con muy poca actividad sobre las colinesterasas a nivel periférico. Al igual que otros inhibidores de la colinesterasa (tacrina), por su propio mecanismo de acción, cualquier efecto terapéutico del fármaco dependerá de la presencia de neuronas colinérgicas funcionantes.