Yoksunluk sendromu bağımlılık yapan bir maddeyi sürekli kullanırken kullanımının aniden kesilmesi veya dozun azaltılmasına bağlı olarak ortaya çıkan ve çeşitli istenmeyen semptomlarla karakterize klinik bir tablodur.
Bu tablo ancak bağımlılık yapan madde tekrar alınarak ortadan kaldırılabilir. Bu yönü ile yoksunluk sendromu maddenin sürekli alınma zorunluluğunu teşvik eden bir süreçtir ve kullanılan maddeye fiziksel bağımlılık geliştiğinin en önemli göstergesidir. Bu özelliği ile yoksunluk sendromu hem bağımlılık yapan maddenin kullanıcı tarafından aniden kesilmiş olduğunu, hem de madde kullanan kişinin kompülsif bir biçimde madde arayışı içinde olduğunu tanımlamaktadır. Burada kompulsif bir şekilde ortaya çıkan madde bulma ve kullanma arzusu yoksunluk krizinden sakınma ve bu krizi yaşamama amaçlıdır.
Farklı maddeler farklı yoksunluk semptomları oluşturabileceği gibi, bazı farklı maddeler benzer yoksunluk semptomları da oluşturabilir. Bu durumda bir maddenin yoksunluğuna bağlı semptomlar diğer madde tarafından tamamen geçirilebilir veya şiddeti hafifletilebilir. Bu durum çapraz bağımlılık olarak adlandırılır. Çapraz bağımlılık olan maddeler arasında genellikle çapraz tolerans gelişimi de söz konusudur. Benzodiazepinler ile etanol çapraz bağımlılık ve tolerans gelişimi konusunda örnek verilebilecek iki ayrı türde bağımlılık yapan maddelerdir.
Yoksunluk belirtileri genellikle madde kullanımının kesilmesini izleyen birkaç saat içinde başlar. Başlangıç süresi maddenini vücuttan tamamen metabolize edilmesi ve uzaklaştırılması süresi ile doğru orantılıdır. Bağımlılık yapan maddenin antagonisti olan bir ilaç veya madde verilmesi durumunda yoksunluk belirtileri çok daha hızlı ve şiddetli bir şekilde ortaya çıkar. Örneğin, morfin bağımlılarına antagonist nalokson verilmesi morfin yoksunluğu belirtilerinin çok hızlı ve oldukça şiddetli bir şekilde ortaya çıkmasına neden olur. Bu özellikten yararlanılarak morfine bağımlı deney hayvanı modeli oluşturulmuştur. Nalokson ile uyarılmış yoksunluk sendromu modeli deneysel araştırmalarda sıklıkla kullanılır.
Yoksunluk krizinin şiddeti kullanım süresi ve gelişen fiziksel bağımlılığın derecesine göre öldürücü olabilir.
Yoksunluk krizi esnasında bu belirtilerin hepsi görülmeyebilir. Kullanılan maddenin niteliğine ve bağımlılığın derecesine göre bunların biri veya birkaçı değişik şiddetlerde ortaya çıkabilir. Bazen de sadece bir belirti öldürücü şiddette ortaya çıkabilir. Bu belirtiler oldukça acı vericidir ve başlangıçta keyif almak için maddeyi deneyen kişi yoksunluk krizi ortaya çıktıktan sonra bu krizi yaşamamak için madde kullanımına devam etmek zorunda kalır. Yoksunluk krizi madde bağımlılığının sürdürülmesinde tolerans gelişimi ile birlikte en etkili olan faktördür.
Tolerans ve bağımlılığın yakın bir ilişkisi olduğuna inanılır. Yoksunluk sendromunun vücudun kullanılan maddeye karşı çeşitli telafi edici mekanizmaları devreye sokarak yaptığı ayarlamaların bir yansıması olduğu düşünülmektedir. Buna göre yoksunluk belirtileri sürekli olarak kullanılan maddenin oluşturduğu fizyolojik değişikliklerin telafi edilmesine yönelik homeostatik mekanizmaların devreye girmesi sonucu ortaya çıkmaktadır. İlaç veya madde kullanımı kesildiği ve etkileri ortadan kalktığı zaman vücudun bu yeni durumu yeniden düzenlenmesi dönemi yoksunluk sendromu olarak ifade edilir ve yoksunluk döneminde görülen fizyolojik değişiklikler genellikle ilacın etkilerine zıt yönde ve şiddetli bir biçimde oluşur. Örneğin konstipasyon eroin kullanımı sırasında görülen en belirgin etkilerden bridir ve eroin yoksunluk sendromunun önemli semptomlarından biri bunun tersi bir belirti olan diyaredir. Tolerans ve bağımlılık arasında yakın ilişkiye işaret eden birçok veri olmakla beraber, bu ilişki her zaman geçerli değildir ve bireysel faklılıklar söz konusundadır.
Yoksunluk sendromunun şiddeti maddeler arasında da farklılıklar gösterir. Bazı maddelerle ortaya çıkan yoksunluk sendromu çok hafif seyrederken bazıları ile ölüme kadar gidebilen şiddette seyredebilir. Yoksunluk sendromunun şiddeti maddenin dozu ve kullanım süresi ile de ilişkilidir. Şiddeti belirleyen bir diğer önemli faktör de vücudun maddeyi metabolize etme kapasitesidir. Eğer vücut maddeyi çok yavaş metabolize ediyorsa yoksunluk sendromunun ortaya çıkış süresi ve şiddeti metabolizmanın yavaşlığı ile doğru orantılı olarak azalır. Etkili maddesi tetrahidrokannabinol (THC) olan esrarı kullanan bazı kişilerde yoksunluk sendromu ortaya çıkmaması veya çok hafif olması THC metabolizmasının yavaşlığı ile ilişkilidir.

Maddeye maruziyet ve yoksunluk döneminde nörotransmitter sistemlerinde bazı önemli değişiklikler ortaya çıkar. Bazı nörokimyasallarda artış bazılarında ise azalma olur ve bu değişiklikler her iki dönemde farklılıklar gösterebildiği gibi madde alındığında ve yoksunluğunda hissedilen duygularla da ilişkilidirler.
Yoksunluk sendromu bağımlı için acı verici ve istenmeyen bir durumdur. Yoksunluk sendromuna girmeme isteği de madde kullanımının sürdürülmesine katkı sağlar.
Fiziksel bağımlılığa ve dolayısıyla yoksunluk sendromuna neden olan santral sinir sistemi değişikliklerinin neler olduğu tam olarak açıklanamamaktadır. Bu konu ile ilgili bazı teoriler ileri sürülmüş olmakla beraber, bunlar daha çok morfin bağımlılığını açıklamaya yöneliktir ve henüz kesin bir şekilde ispatlanamamıştır. Bir görüşe göre kronik olarak bir maddeye maruz kalındığında, santral sisteminde belli bir sinir yolu inhibe olur. Bu durumda madde kullanılmadan önce faal olmayan yedek bazı yollar aktif hale gelirler. Madde kullanımı ani olarak kesildiğinde normal yol yeniden faal hale geçer, fakat yedek yollar da bu esnada aktif olduğundan yoksunluk sendromu belirtileri ortaya çıkar.
Bir başka teoriye göre de fiziksel bağımlılık ve yoksunluk sendromu oluşumundan postsinaptik reseptörlerde zamanla ortaya çıkan süpersensitivite (duyarlılık artışı) sorumludur. Buna göre bağımlılık oluşturan madde belli bir sinir ucunda nöromediyatör salıverilmesini inhibe eder. Sinapsta nöromediyatörün azalması postsinaptik membranda reseptör sayısının artışına neden olur, Bu adaptasyon geliştikten sonra maddenin ani olarak kesilmesi halinde nöromediyatör eskisi gibi salınmaya başlar, ancak postsinaptik düzeyde artan reseptör sayısı ile orantılı bir şekilde daha şiddetli etkiler oluşturur.
Morfin tipi bağımlılığı açıklamak için ileri sürülen bir diğer teoriye göre de opiyaterjik bir yolağının diğer bir yolu inhibe ederek işlevlerini sürdürdüğü varsayılmaktadır. Morfin uzun süre kullanıldığında postsinaptik reseptörlerin aktivasyonu ile bahsedilen inhibitör yol aktif halde tutulur. Morfin ani olarak kesildiğinde ise postsinaptik bölgede ilacın inhibitör etkisi kalkar ve böylece yoksunluk sendromunun eksitatör belirtileri ortaya çıkar.
Bir teoriye göre de bağımlılık yapıcı maddenin uzun süre kullanılması halinde, santral sinir sisteminde bu maddeye ait reseptörlerle kenetli olan sinyal transdükleme sisteminin etkinliğinin latent olarak arttığı ileri sürülmüştür.
Buna göre morfin gibi bir maddenin kronik olarak kullanımı esnasında nöron membranında ilgili reseptörün sürekli olarak aktive edilmesi, reseptörle kenetli ve ondan gelen sinyali transdükleyen efektör makromolekülleri aktive veya inhibe eder ve reseptörde herhangi bir değişiklik oluşturmaksızın efektörün etkinliğinde kontraadaptif tipte değişikliklere neden olur. İlaç alındığı süre içinde sessiz kalan bu değişiklikler ilaç kesildiği andan itibaren dominant hale geçerek yoksunluk sendromunun ortaya çıkmasına neden olurlar.