沙林对机体的作用主要有三个方面：一是选择性抑制胆碱酯酶活性，使乙酰胆碱（Ach）在体内蓄积，引起胆碱能神经系统功能紊乱；二是毒剂作用于胆碱能受体；三是毒剂对非胆碱能神经系统的作用。沙林毒剂是一种剧毒神经毒剂 [5] ，通过过度刺激肌肉和重要器官影响神经系统产生致命效果。沙林是有机磷酸盐会破坏生物体内的神经传递物质乙酰胆碱酯脢，生物的所有自主跟非自主肌肉运动是乙酰胆碱跟乙酰胆碱酯脢之间的一个平衡，破坏这个平衡的话，肌肉会只收缩而无法扩张。主要会瘫痪呼吸功能，缩瞳，肠胃痉挛剧痛，分泌眼泪汗水跟唾液的管道也会大量排放，会非常痛苦的死亡，而且立即发作发作到死亡剂量足够的话是2分钟左右。
二次大战期间，用来当化学武器与杀虫剂的这类有机磷化合物，提供研究人员一个线索而发现“醯基化酵素”（acyl enzyme）的化学结构，我们以DFP（Diisopropyl phosphorofluoridate）为模型来解释这个过程。体内的一些水解酶（hydrolase）可对酯类水解成酸与醇，以提供体内所需生化反应的物质，例如脂肪水解成脂肪酸与甘油，乙酰胆碱（Acetylcholine，Ach）水解成胆碱；而水解反应过程中会在酵素的活化中心，形成所谓酰基化酵素的中间产物。水解丝氨酸的羟基与酯反应形成酰基化酵素，再催化水解作用。不过，DFP会与酯竞争结合水解，因而使得正常酯类无法进行水解反应。
乙酰胆碱是神经传导物质（Neurotransmitter）的一种，传递讯息的神经末梢都内含有乙酰胆碱的小泡。当神经脉冲（Nerve impulse）要在神经元之间传递时，小泡就会释出乙酰胆碱，乙酰胆碱再越过突触（synapse）与受体结合，刺激更进一步的生化过程；或是Ach与乙酰胆碱酯酶（acetyl cholinesterase）结合，进行水解反应，形成胆碱（choline）以利回收、重新合成Ach。而这一步水解反应相当快，以确保此神经刺激反应非常短。但如果乙酰胆碱酯被外来的化合物抑制了（例如沙林、DFP等有机膦会与乙酰胆碱结合），则乙酰胆碱水解反应就被迫停止了，但此时受体却继续不断地接受乙酰胆碱的刺激而无法水解释回胆碱，如此一来会很快地造成生理上的不平衡，使乙酰胆碱在突触和神经肌肉接头堆积而过度兴奋麻痹，导致死亡。当然如果此时能迅速利用一些解毒剂如阿托品（atropine）等来解除乙酰胆碱与受体之作用，就可避免死亡。
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