Atropin ist ein Anticholinergikum, das die muskarinischen Cholinrezeptoren des parasympathischen Nervensystems blockiert. Eine der Auswirkungen der parasympathischen Stimulation ist eine Vasodilatation, sodass die Blockierung dieser Rezeptoren zu einer Vasokonstriktion führen kann. Allerdings kann Atropin in hohen Dosen aufgrund seiner antihistaminischen und antiserotoninischen Wirkung zu einer Gefäßerweiterung führen. Histamin und Serotonin sind beide Vasodilatatoren, daher kann die Blockierung ihrer Rezeptoren zu einer Vasokonstriktion führen. In hohen Dosen kann Atropin jedoch die Rezeptoren für diese Substanzen blockieren, was zu einer Gefäßerweiterung führt. Darüber hinaus kann Atropin die Freisetzung von Katecholaminen wie Adrenalin und Noradrenalin verursachen, die ebenfalls eine Gefäßerweiterung bewirken können.