Diazepam werkt door de werking van GABA (gamma-aminoboterzuur) te versterken, een neurotransmitter die de hersenactiviteit remt. Dit leidt tot een kalmerend effect op het centrale zenuwstelsel, wat angst vermindert, spierspanning verlicht en een rustgevend gevoel creëert. Diazepam kan ook de drempel voor aanvallen verhogen, waardoor het nuttig is bij de behandeling van epilepsie en andere convulsieve stoornissen.