Kratom enthält je nach Sorte ein variierendes Gemisch an psychotropen Alkaloiden, die für die kratomtypischen Wirkungen verantwortlich sind. Da die Zusammensetzung somit auch natürlichen Schwankungen unterliegt ist eine pharmakologische Charakterisierung schwierig.
Generell ist festzuhalten, dass die Wirkung von Kratom maßgeblich von der konsumierten Dosis abhängt. In niedrigen Dosierungen wirkt Kratom stimulierend, in höheren sedierend. Dieses paradoxe Wirkungsspektrum kann pharmakologisch nicht vollständig erklärt werden, zumal auch nur sehr wenige Studien zur Wirkung von Kratom durchgeführt wurden.
Die sedierende Wirkung bei höheren Dosierungen ist primär auf die Alkaloide Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin zurückzuführen. Diese wirken als Agonist an den µ-Opioid-Rezeptoren, an denen auch Opiate wechselwirken. Dies erklärt die Analogie zur Wirkung von Opiaten.
Bei der stimulierenden Wirkung ist unklar wie der Wirkmechanismus abläuft. Es wird vermutet, dass Mitragynin und 7-Hydroxymitragynin in niedrigen Dosierungen die Delta-Opioid-Rezeptoren bevorzugen.
Über Tierstudien wurde herausgefunden, dass die hustenstillende und schmerzlindernde Wirkung von Mitragynin mit der von Codein vergleichbar ist. Dabei ist die analgetische, also schmerzlindernde Wirkung um ein vielfaches ausgeprägter als die des Morphins (früher: Morphium).
Bei Mäusen wurde eine Kreuztoleranz gegenüber Morphin festgestellt.
Der Mischkonsum von Kratom mit anderen psychotropen Substanzen kann zu ernstzunehmenden Nebenwirkungen führen. Die Kombination mit Amphetaminen, Kokain oder hohen Dosen Koffein kann hohen Blutdruck induzieren. Eine Kombination mit beispielsweise Opiaten oder Alkohol kann zur Über-Beruhigung des Nervensystems und somit zu Atemnot führen. Des weiteren sollte der Mischkonsum mit MAO-Hemmern vermieden werden, da so die Wirkung beeinflusst und/oder verlängert werden kann.