沙林對機體的作用主要有三個方面：一是選擇性抑制膽堿酯酶活性，使乙酰膽堿（Ach）在體內蓄積，引起膽堿能神經系統功能紊亂；二是毒劑作用于膽堿能受體；三是毒劑對非膽堿能神經系統的作用。沙林毒劑是一種劇毒神經毒劑 [5] ，通過過度刺激肌肉和重要器官影響神經系統產生致命效果。沙林是有機磷酸鹽會破壞生物體內的神經傳遞物質乙酰膽堿酯脢，生物的所有自主跟非自主肌肉運動是乙酰膽堿跟乙酰膽堿酯脢之間的一個平衡，破壞這個平衡的話，肌肉會只收縮而無法擴張。主要會癱瘓呼吸功能，縮瞳，腸胃痙攣劇痛，分泌眼淚汗水跟唾液的管道也會大量排放，會非常痛苦的死亡，而且立即發作發作到死亡劑量足夠的話是2分鐘左右。
二次大戰期間，用來當化學武器與殺蟲劑的這類有機磷化合物，提供研究人員一個線索而發現“醯基化酵素”（acyl enzyme）的化學結構，我們以DFP（Diisopropyl phosphorofluoridate）為模型來解釋這個過程。體內的一些水解酶（hydrolase）可對酯類水解成酸與醇，以提供體內所需生化反應的物質，例如脂肪水解成脂肪酸與甘油，乙酰膽堿（Acetylcholine，Ach）水解成膽堿；而水解反應過程中會在酵素的活化中心，形成所謂酰基化酵素的中間產物。水解絲氨酸的羥基與酯反應形成酰基化酵素，再催化水解作用。不過，DFP會與酯競爭結合水解，因而使得正常酯類無法進行水解反應。
乙酰膽堿是神經傳導物質（Neurotransmitter）的一種，傳遞訊息的神經末梢都內含有乙酰膽堿的小泡。當神經脈沖（Nerve impulse）要在神經元之間傳遞時，小泡就會釋出乙酰膽堿，乙酰膽堿再越過突觸（synapse）與受體結合，刺激更進一步的生化過程；或是Ach與乙酰膽堿酯酶（acetyl cholinesterase）結合，進行水解反應，形成膽堿（choline）以利回收、重新合成Ach。而這一步水解反應相當快，以確保此神經刺激反應非常短。但如果乙酰膽堿酯被外來的化合物抑制了（例如沙林、DFP等有機膦會與乙酰膽堿結合），則乙酰膽堿水解反應就被迫停止了，但此時受體卻繼續不斷地接受乙酰膽堿的刺激而無法水解釋回膽堿，如此一來會很快地造成生理上的不平衡，使乙酰膽堿在突觸和神經肌肉接頭堆積而過度興奮麻痹，導致死亡。當然如果此時能迅速利用一些解毒劑如阿托品（atropine）等來解除乙酰膽堿與受體之作用，就可避免死亡。