Semax to syntetyczny peptyd będący analogiem hormonu ACTH. Wprawdzie jest on jedynie fragmentem ACTH nie przejawiającym aktywności hormonalnej, jednak ACTH i jego analogi wykazują również działanie niehormonalne – między innymi zwiększają zdolność do uczenia się i zapamiętywania oraz odpowiadają za utrzymanie napięcia mięśniowego. Mechanizm działania tego związku nie jest całkowicie znany, prawdopodobnie wynika z oddziaływania na receptory melanokortyny znajdujące się w układzie nerwowym. Najważniejszą funkcją semaksu jest stymulacja syntezy neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BNDF). jest to peptyd wydzielany przez neurony, niezbędny do funkcjonowania siatkówki (stąd efekt większego kontrastu i bardziej ostrego widzenia po substancjach nootropowych), neuronów cholinergicznych i dopaminergicznych. Obecność tego czynnika stymuluje rozwój nowych połączeń nerwowych oraz wydłuża żywotność już istniejących komórek. Odgrywa ważną rolę w tworzeniu się pamięci długotrwałej oraz we wszystkich aktywności mózgu związanych z tworzeniem się nowych neuronów – również przy uczeniu się nowych ruchów czy doskonaleniu siły.