O milnaciprano é um inibidor não seletivo de recaptação de serotonina e noradrenalina (IRSN). Ao contrário dos antidepressivos tricíclicos, o milnaciprano não tem afinidade por receptores colinérgicos (muscarínicos), a1-adrenérgicos ou histaminérgicos H1. O milnaciprano também não tem afinidade por receptores dopaminérgicos D1 e D2 ou receptores benzodiazepínicos e opióides. Dados pré-clínicos de segurança indicam, em ingestão repetida, o fígado como órgão alvo em todas as espécies animais estudadas. Os primeiros efeitos tóxicos observados aparecem em doses elevadas, aproximadamente 10 vezes a dose terapêutica em humanos e são reversíveis. Em humanos, a dose terapêutica e as concentrações plasmáticas do milnaciprano produzem, consistentemente, um nível de inibição de 50% a 90% da recaptação de noradrenalina e serotonina. O milnaciprano não induz modificações de repolarização ou condução cardíacas e tem pouco efeito sedativo.