Useimmat lääkkeet vaikuttavat kehoon reseptorien kautta. Reseptorit ovat proteiineja, jotka yleensä sijaitsevat solujen pinnalla. Näiden reseptorien sitomisen jälkeen lääkkeet voivat tuottaa vasteen solusta tai estää muita yhdisteitä käyttämästä kyseistä reseptoria. Antagonistilääkeryhmä kuuluu jälkimmäiseen luokkaan varmistaen tehokkaasti, että solu ei reagoi aktivoiviin yhdisteisiin, jotka tunnetaan agonisteina, niiden läsnä ollessa. Nämä agonistit voivat sisältää muita lääkkeitä tai aivojen luonnollisia viestintäkemikaaleja, joita kutsutaan välittäjäaineiksi.
Antagonistilääkkeen luonteesta riippuen ne voivat luoda vaikutuksensa eri tavoilla. Kilpailevat antagonistit sitoutuvat samaan kohtaan reseptorissa kuin agonistit ja estävät näitä agonisteja sitoutumasta. Toinen tyyppi, ei-kilpailevat antagonistit, sitovat reseptorin muita osia. Kun ne ovat sitoutuneet, ne voivat heikentää reseptorin kykyä aktivoitua tai jopa estää niitä aktivoimasta ollenkaan, kun antagonisti on läsnä. Useimmat antagonistit ovat palautuvia ja lopulta poistuvat kehosta, mutta pieni osa näistä aineista on peruuttamattomia ja aiheuttaa pysyviä vaikutuksia niiden ottamisen jälkeen.
Huumeiden antagonisteille on monia lääketieteellisiä käyttötarkoituksia. Yksi antagonistilääkeryhmä, beetasalpaajat, sitoutuu ensisijaisesti reseptorikohtiin, joita kutsutaan beeta -adrenergisiksi reseptoreiksi. Yleensä nämä reseptorit sallivat välittäjäaine -adrenaliinin sitoa ne ja aiheuttaa solujen kulkevan sähkökemiallisia viestejä pitkin, joka tunnetaan ampumisena. Epinefriinin yliaktiivisuus näillä reseptoreilla on joskus osa kohonnutta verenpainetta ja muita sairauksia. Beetasalpaajat, toimimalla antagonistina, estävät epinefriiniä käyttämästä vaikutuksiaan ja lievittävät siten verenpaineen oireita.
Jotkut mielisairaudet voivat reagoida hoitoon antagonistilääkkeellä. Esimerkiksi skitsofrenia näyttää liittyvän välittäjäaine dopamiinin epänormaaliin toimintaan. Antipsykoottiset lääkkeet toimivat joskus dopamiiniantagonisteina ja voivat lievittää joitain tämän häiriön aiheuttamia hallusinaatioita ja muuttuneita ajattelumalleja. Kaikkia skitsofrenian oireita ei kuitenkaan voida hoitaa antagonistilääkkeellä.
Toinen reseptoriantagonistien tehtävä on hoitaa lääkkeiden yliannoksia. Opioidikipulääkkeet voivat aiheuttaa kooman tai kuoleman suurina annoksina, mutta opioidiantagonistit, kuten naloksoni, voivat kääntää tämän vaikutuksen. Naloksoni kilpailee opioidien kanssa reseptoritilasta ja estää näiden lääkkeiden toimimisen kunnolla annon jälkeen. Bentsodiatsepiinin yliannostusta voidaan joskus hoitaa samalla tavalla eri lääkkeellä, joka sitoo kilpailevasti samaa reseptoria, joka tunnetaan nimellä flumaseniili.