En matière de dépendance, c'est plus à la chimie de la fumée de cigarette qu'à celle du tabac proprement dit qu'il convient de s'intéresser.

La fumée contient plus de 3 000 substances, classées en quatre groupes : la nicotine, le monoxyde de carbone, les goudrons et les irritants.

Parmi ces plusieurs "milliers de substances identifiées, seules quelques dizaines sont présentes à des doses toxicologiquement ou pharmacologiquement actives et sont donc à prendre en considération dans le contexte de la dépendance".

La nicotine est le constituant majoritairement incriminé dans ses effets addictifs. Cependant, les mécanismes par lesquels la nicotine ou d'autres composés du tabac conduisent au phénomène de dépendance restent encore largement incompris aujourd'hui.