Ο βελονισμός έχοντας μια ιστορική παράδοση πλέον των 3000 ετών, ήταν αναμενόμενο να αποτελεί ένα κράμα θρησκευτικών αντιλήψεων και κλινικών παρατηρήσεων. Η έμφυτη τάση του ανθρώπου να ερμηνεύει τα φυσικά φαινόμενα αποδίδοντάς σε υπερφυσικές δυνάμεις αλλά και η έλλειψη των απαραίτητων γνώσεων όπως τις αντιλαμβανόμαστε με το σύγχρονο κριτικό πνεύμα, είχαν σαν αποτέλεσμα ένα πλήθος ιδεοληψιών σύμφωνων με το θρησκευτικό πνεύμα του λαού της Κίνας, για πολλούς αιώνες να αποτελεί τη μοναδική ερμηνεία δράσης του βελονισμού. Η πρόοδος της νευροφυσιολογίας και της νευροενδοκρινολογίας, βοήθησε σημαντικά στην απομυθοποίηση όλων φιλοσοφο-θρησκευτικών δοξασιών και στον καθορισμό ενός ακριβούς μοντέλου δράσης όλων των ενδογενών νευρικών, ορμονικών και μηχανικών μηχανισμών που συνθέτουν το ευνοϊκό αποτέλεσμα του βελονισμού, τουλάχιστον όσον αφορά τον οξύ και χρόνιο πόνο.

Με τα στοιχεία που έχουμε στη διάθεσή μας μέχρι σήμερα, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η είσοδος της βελόνας σε συγκεκριμένο σημείο ή περιοχή του δέρματος κινητοποιώντας διαφορετικούς νευρικούς μηχανισμούς, προκαλεί τρεις διαφορετικές αντιδράσεις:

1) Τοπική αντίδραση: Η είσοδος της βελόνας στο δέρμα προκαλεί την παραγωγή ρεύματος μικρής έντασης (10μΑ) το οποίο διεγείρει την κυτταρική μεμβράνη, προκαλώντας μεταβολές στην ενδοκυττάρια και εξωκυττάρια συγκέντρωση των ιόντων νατρίου και καλίου, με τελικό αποτέλεσμα την διέγερση των αισθητικών υποδοχέων και των νευρικών απολήξεων της περιοχής. Ταυτόχρονα, η είσοδος της βελόνας στο δέρμα, εξαιτίας του ελάχιστου τραυματισμού που προκαλεί, οδηγεί στη δημιουργία μικρής φλεγμονώδους αντίδρασης που εκτείνεται σε απόσταση 1-3 εκατοστά από το σημείο εισόδου και διαρκεί 24-72 ώρες (νευρογενής φλεγμονή). Στη γένεση της φλεγμονής συμμετέχουν ενδογενείς ουσίες όπως η σεροτονίνη, η βραδυκινίνη, η ουσία  P, η ισταμίνη, οι προσταγλανδίνες καθ΄βς και άλλα ιόντα, οξέα και νευροπεπτίδια. Οι μηχανισμοί αυτοί προκαλούν ένα συνεχές περιφερικό αισθητικό ερέθισμα, που είναι ικανό να ενεργοποιήσει ενδογενείς μηχανισμούς αναλγησίας και ομοιόστασης. Έτσι η απάντηση του νευρικού συστήματος κατευθύνεται στη δερματική περιοχή όπου έχει τοποθετηθεί η βελόνα βελονισμού. Η ένταση της απάντησης είναι εξαρτημένη από τον θεραπευτή αφού επηρεάζεται από το πάχος της βελόνας που χρησιμοποιείται, το βάθος βελονισμού και το χειρισμό της βελόνας.

2) Περιοχική αντίδραση: Η είσοδος της βελόνας βελονισμού στο δέρμα προκαλεί τον ερεθισμό ενός αισθητικού υποδοχέα. Το ερέθισμα κατόπιν μεταφέρεται στο νωτιαίο μυελό και από εκεί παράγεται μια απαντητική αντίδραση που μπορεί να αφορά έκταση μεγαλύτερη από αυτή της περιοχής ερεθισμού. Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από τη νευροφυσιολογία μας επιτρέπουν να διακρίνουμε την παρουσία διάφορων αντανακλαστικών τόξων που εμπλέκονται στη δράση του βελονιστικού αποτελέσματος αλλά και στην επιλογή των σημείων βελονισμού. Τα σπουδαιότερα από αυτά είναι:

· Το σπλαγχνο-δερματικό αντανακλαστικό: Σύμφωνα με αυτό, όταν ένα σπλάγχνο νοσεί, ο πόνος προβάλλεται σε δερματική περιοχή, η οποία έχει κοινή νεύρωση από το ίδιο νευροτόμιο του νωτιαίου μυελού που νευρώνει και το πάσχον όργανο. Η δερματική αυτή περιοχή είναι γνωστή και συγκεκριμένη. Για παράδειγμα ο πόνος της οξείας σκωληκοειδίτιδας εντοπίζεται στο δεξιό λαγόνιο βόθρο, ο πόνος της φλεγμαίνουσας χοληδόχου κύστης στο δεξιό υποχόνδριο. Ακόμη και όταν τα σπλάγχνα δεν πάσχουν, η έγχυση ερεθιστικής ουσίας στις περιοχές αυτές (π.χ φυσιολογικού ορού), προκαλεί την έκλυση πόνου που προβάλλει στις ίδιες δερματικές ζώνες.

· Το δερματο-σπλαγνικό αντανακλαστικό: Από το 1945 είχε διατυπωθεί η άποψη ότι η διέγερση μιας δερματικής περιοχής προκαλεί αντανακλαστικές μεταβολές των σπλάγχνων. Από τα πολύ παλιά χρόνια ήταν επίσης γνωστό ότι η εφαρμογή θερμών επιθεμάτων είχε ευνοϊκά αποτελέσματα όσον αφορά τον έλεγχο του κοιλιακού ή μυϊκού πόνου. Σήμερα γνωρίζουμε ότι το δέρμα, οι μύες, τα οστά, τα αγγεία και τα σπλάγχνα ελέγχονται από σαφώς καθορισμένα τμήματα του νωτιαίου μυελού (νευροτόμια). Η είσοδος της βελόνας σε μια δερματική περιοχή προκαλεί λειτουργικές αντανακλαστικές μεταβολές  στους μύες, στα αγγεία και στα σπλάγχνα που δέχονται αισθητική και κινητική νεύρωση από το ίδιο νευροτόμιο. Για παράδειγμα στον κωλικό του ουρητήρα εξαιτίας απόφραξης από λίθο, η είσοδος της βελόνας σε επώδυνες δερματικές περιοχές που ανήκουν στο ίδιο νευροτόμιο που νευρώνει και τον ουρητήρα (Θ9-Ο2) ή η έγχυση ενδοδερμικά στις ίδιες περιοχές μικρής ποσότητας τοπικού αναισθητικού, προκαλεί άμεση διακοπή του πόνου. Κατά την Παραδοσιακή Κινέζικη Ιατρική, το σημείο που θα επιλεγόταν για βελονισμό στην παραπάνω πάθηση θα ήταν το Ουροδόχος Κύστη 23 που αποτελεί το οπίσθιο σημείο Σου των Νεφρών. Το σημείο αυτό βρίσκεται στη δερματική περιοχή του Θ10-Θ11 δερμοτομίου. Διαπιστώνεται λοιπόν ότι αυτό που στην αρχαιότητα αποκαλούνταν οπίσθιο σημείο Σου, με τις σύγχρονες γνώσεις αποκαλείται αντανακλαστικό σημείο.

· Δερματο-μυϊκό αντανακλαστικό: Ανάλογο με το προηγούμενο αντανακλαστικό κατά το οποίο η αισθητική διέγερση μιας δερματικής περιοχής έχει σαν αποτέλεσμα την αγωγή του ερεθίσματος στο νωτιαίο μυελό και την αντανακλαστική πρόκληση μυοχάλασης και βελτίωσης της αιματικής ροής σε συγκεκριμένες μυϊκές ομάδες.

· Τα μακρά αντανακλαστικά τόξα του Sherrington: Σύμφωνα με τη θεωρία των αντανακλαστικών αυτών, η διέγερση μιας δερματικής περιοχής από την είσοδο της βελόνας, μπορεί να επηρεάσει λειτουργικά σπλάγχνα ή μυϊκές ομάδες που βρίσκονται μέχρι και 10 μυελοτόμια μακρύτερα. Η θεωρία αυτή ερμηνεύει την δράση των απόμακρων σημείων βελονισμού, όπως τα 5 αρχαία σημεία Σου που εντοπίζονται από τις ονυχοφόρες φάλαγγες μέχρι τους αγκώνες.

Εκτός όμως από τα παραπάνω αντανακλαστικά, υπάρχουν και άλλα που συμβάλλουν περισσότερο η λιγότερο στη δράση του βελονισμού. Κάποια από αυτά όπως τα σπλαγχνοσπλαγχνικά και τα φυτικά αντανακλαστικά έχουν διερευνηθεί σε μεγάλο βαθμό,  ενώ άλλα συνεχώς ανακαλύπτονται και μελετώνται πειραματικά.

3) Γενικευμένη αντίδραση: Η πρώτη επιστημονικά τεκμηριωμένη απόδειξη της αναλγητικής δράσης του βελονισμού προήλθε με την ανακάλυψη των ενδορφινών και την κατάδειξη ιδιαίτερα αυξημένων επιπέδων μετά την είσοδο των βελονών. Οι ενδορφίνες αποτελούν ουσίες που ανήκουν στην οικογένεια των ενδογενών οπιοειδών πεπτιδίων και έχουν ισχυρή παυσίπονη και καταπραϋντική δράση. Παράγονται στον εγκέφαλο, το νωτιαίο μυελό και σε άλλα μέρη του σώματος, σαν απάντηση του οργανισμού σε επώδυνα ή αγχογόνα ερεθίσματα. Μέχρι σήμερα έχουν ανιχνευθεί τρία κλάσματα της ενδορφίνης, η α-, β- και γ ενδορφίνη. Εκτός όμως από τις ενδορφίνες, στη μεγάλη οικογένεια των ενδογενών οπιοειδών ανήκουν και άλλα πεπτίδια που ανακαλύφθηκαν αργότερα όπως οι εγκεφαλίνες και οι δυνορφίνες. Οι τελευταίες περιλαμβάνουν την δυνορφίνη α, τη δυνορφίνη β και μικρότερα κλάσματα αυτών και συμμετέχουν στη μεταβίβαση των επώδυνων ερεθισμάτων στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα. Εκτός όμως από τα ενδογενή οπιοειδή πεπτίδια, σημαντικό ρόλο στην αναλγητική δράση του βελονισμού παίζουν και οι νευροδιαβιβαστές, που παράγονται σαν απάντηση του οργανισμού στο δερματικό ερεθισμό μετά την είσοδο της βελόνας με κυριότερους εκπροσώπους τη σεροτονίνη, την νορεπινεφρίνη και το GABA. Πολλά σύγχρονα φάρμακα που χρησιμοποιούνται στην θεραπεία του χρόνιου πόνου, όπως οι αναστολείς της σεροτονινεργικής επαναπρόσληψης (SSRI) δρουν με μηχανισμό ανάλογο του βελονισμού. Εκτός όμως από τις αναλγητικές ενδογενείς ουσίες που εκκρίνονται με το βελονισμό, έχει διαπιστωθεί η αύξηση των επιπέδων μιας πλειάδας άλλων ουσιών που συμμετέχουν έμμεσα στο θεραπευτικό αποτέλεσμα όπως κορτιζόλης, ACTH και προσταγλανδινών.