目前通过研究已经发现抗癫痫药影响智力的作用机制可能包括脑损伤、叶酸缺乏、单胺类介质代谢紊乱、激素代谢等因素。

　　脑损伤临床研究证明，长期服用苯妥英钠及苯巴比妥可使周围神经受到损害。CT检查显示脑室扩大、脑干及小脑萎缩，病理检查可见小脑浦氏细胞丢失、核固缩现象。一般认为癫痫病史长、长期服药且血浓度较高、血叶酸浓度较低的患者易产生神经系统的损害而使脑功能受损。诚然，上述异常改变不能只归咎于服用药物，癫痫综合症本身也可有上述改变。

　　叶酸缺乏长期服用苯妥英钠及苯巴比妥可使患者血清、红细胞及脑脊液的叶酸浓度降低，卡马西平及丙戊酸钠对血清叶酸浓度也有轻微影响。婴幼儿缺乏叶酸使脑发育抑制而损害脑功能，可能因中枢神经的甲基化在神经心理活动中起重要作用。但多数服药者的血清叶酸浓度轻微降低，即使在严重叶酸缺乏者中，仍有1/3无神经心理障碍。

　　单胺类介质代谢紊乱药物能影响单胺类介质的代谢，其代谢紊乱可导致各种神经心理异常。有研究表明，服药癫痫患者脑脊液五羟色胺的浓度较不服药者为高。五羟色胺来自色胺酸代谢，色胺酸能影响脑内蛋白质的合成。苯巴比妥、苯妥英钠及卡马西平能影响色胺酸在脑内的含量，前二药使其升高，而后者使其降低。这些差异可能与药物对使认知和情感不同的作用有关。对多巴胺系统的研究结果很不一致，尚待更深一步的探索。

　　激素代谢研究表明，药物能影响垂体前叶释放激素、后叶加压素、甲状腺激素、肾上腺激素的水平。这些激素对机体的生长发育和维持正常生理功能发挥着重要作用，同时也影响认知和行为，但对患者内分泌的影响多属轻微，也不能很好解释其表现出的神经心理障碍。