Atropine is een anticholinergicum dat de muscarine-cholinoreceptoren van het parasympathische zenuwstelsel blokkeert. Een van de effecten van parasympathische stimulatie is vasodilatatie, dus het blokkeren van deze receptoren kan leiden tot vasoconstrictie. Bij hoge doses kan atropine echter vasodilatatie veroorzaken vanwege de antihistaminische en antiserotonine-effecten. Histamine en serotonine zijn beide vaatverwijders, dus het blokkeren van hun receptoren kan tot vasoconstrictie leiden. Bij hoge doses kan atropine echter de receptoren voor deze stoffen blokkeren, wat leidt tot vasodilatatie. Bovendien kan atropine de afgifte van catecholamines veroorzaken, zoals epinefrine en noradrenaline, die ook vasodilatatie kunnen veroorzaken.