De neuromusculaire verbinding is de plaats waar zenuwcellen communiceren met spieren. Het bestaat uit het motorneuron, de synaptische spleet en de spiervezel. Botulinetoxinevergiftiging tast het presynaptische membraan van het motorneuron aan, dat verantwoordelijk is voor het vrijkomen van acetylcholine, een neurotransmitter die spiercontractie veroorzaakt. Botulinetoxine blokkeert de afgifte van acetylcholine en veroorzaakt spierzwakte en verlamming.