面部是身体中肌肉唯一紧贴在皮肤的部位，身体的其他部位都不能像面部表情肌一样可以通过自动或不由自主的收缩表达情感。当表情肌收缩时，可以移动面部的皮肤，产生垂直于肌肉走行的皱纹及皱褶。肉毒毒素能阻断胆碱能神经传导而引起骨骼肌暂时的麻痹、松弛，可以被用来治疗一些肌肉功能亢进的疾病，也可以通过暂时性地弱化表情肌的亢进状态而改善或消除皱纹。
所有胆碱能神经纤维都有肉毒毒素的受体，这是肉毒毒素发挥作用的基础。通常，当神经冲动沿轴突传递到神经肌肉连接突触前膜时，预先形成的包含乙酰胆碱囊泡会与突触前膜产生分离并与轴突末端的轴突膜相融合，释放内容物进入突触间隙，然后乙酰胆碱作用于肌肉使之收缩。有一组蛋白称为SNARE复合体，负责从囊泡释放乙酰胆碱，肉毒毒素可以钝化SNARE复合体。随着时间的推移，轴突会与肌肉重新建立连接，最终，运动终板功能恢复，因此肉毒毒素的作用是暂时的。
整形与美容外科应用肉毒毒素主要用于麻痹、松弛面部表情肌。面部肌肉可以分为两种：表情肌和咀嚼肌。表情肌的走行和功能是相对独立的。全身的骨骼肌通常会通过韧带与骨连接，司机体的运动，而大部分面部表情肌肉不是与骨连接，而是与软组织相连接，通过移动皮肤及相关的结构来表达情绪状态。例如，升降眉可以表达惊喜、生气、悲伤或疲惫。表情肌与皮肤通过一系列纤维相连，再加上它们之间的筋膜层，就组成了SMAS系统。当深面的表情肌运动时，与之相连的皮肤也随之移动。面部咀嚼肌，例如咬肌和颞肌，具有骨附着点，其功能和身体其他部位的骨骼肌相似，司下颌的运动。
由于面部表情肌的往复运动，皮肤可能会由于反复的机械作用而产生皱纹。形成的皱纹垂直于肌肉收缩的方向，例如前额的主要肌肉是额肌，额肌纤维垂直走行，收缩使前额缩短，眉抬高，导致前额出现水平方向的横行皱纹。有些人过度地使用某块肌肉，使其始终处于亢进状态，长时间后在垂直于肌肉运动的方向会形成永久性皱纹，如过度地收缩皱眉肌可以导致眉间产生垂直或斜行的皱纹。肉毒毒素可以暂时性地弱化面部肌肉的亢进状态，以改善或消除皱纹。
