細心的科學家往往會注意到旁人所忽略的地方，如同青黴素是偶然被發現有殺菌的作用一樣，肉毒桿菌素（Botulinum toxin）在醫學美容上的應用也是如此。 1990 年代，眼科醫師卡露瑟斯（Dr. Carruthers）在治療斜視的病患時，偶然觀察到患者的魚尾紋也同時獲得改善，經過幾年的研究後，肉毒桿菌素在醫學美容上獲得了更大的突破，幾乎掩蓋了它在純醫療領域原有的光芒。

肉毒桿菌素，顧名思義是由肉毒桿菌（Clostridium botulinum）分泌產生的。到目前為止，共有七種血清抗原上不同的肉毒桿菌素亞型被分離出來，分別稱為 A、B、C1、D、E、F、以及 G 型，它們都能夠在神經肌肉交界的神經突觸處，阻斷乙醯膽鹼釋放的能力，進而斷絕神經訊號的傳遞。不過由於彼此在構造與功能上的差異，這七種亞型的肉毒桿菌素在臨床上無法互相交換替代，目前醫學美容上以應用 A 與 B 兩個亞型為主，其中又以 A 型肉毒桿菌素最常使用。

要了解肉毒桿菌素的作用原理，首先必須了解神經生理學。

人體肌肉的動作，都是經由神經所調節，而位於神經與肌肉交接處的突觸，便是神經傳遞命令給肌肉的場所。當神經衝動時，神經末梢會釋出乙醯膽鹼，肌肉細胞接收到乙醯膽鹼後，便產生收縮，然後神經末梢吸收乙醯膽鹼再利用，準備下一次的神經衝動時再次釋出，使肌肉再次收縮，完成動作。當肉毒桿菌素作用於神經末梢的突觸前端時，會被特異受體所鍵結，進而被神經細胞元內化，進入神經末梢的細胞質內，干擾釋放乙醯膽鹼時所需的蛋白質，使得神經末梢的乙醯膽鹼無法釋出，突觸因此失去作用，神經無法再傳遞訊號給肌肉。也就是說，肉毒桿菌素以化學方式使肌肉局部去神經化而無法收縮，達到所謂的肌肉放鬆甚至麻痺的效果，若肌肉長時間不動作，則會有肌肉萎縮的現象。

但肉毒桿菌素的局部去神經化是可逆的，也就是被肉毒桿菌素破壞的神經肌肉交接處，神經末梢會藉由出芽方式重新建立新的突觸，達到再支配肌肉動作的能力。因此注射肉毒桿菌素的效果並非一勞永逸，通常約四到六個月便需再次接受治療。

隨著醫學界越來越了解肉毒桿菌素的毒理特性，以及深入認識人體解剖學與神經生理學，肉毒桿菌素在醫學美容上的應用也越來越廣泛，常見的用途如下。

去除皺紋：上半臉的皺紋，包括魚尾紋、抬頭紋、皺眉紋等，是注射肉毒桿菌素除皺法最常用也最有效的部位。魚尾紋的形成是由於外側環眼肌收縮所致，如果局部注射肉毒桿菌素，這處的肌肉就可放鬆，無法收縮，因而達到去除魚尾紋的效果。同樣地，皺眉紋是因為鼻眉肌及皺眉肌兩種肌肉收縮所造成，抬頭紋則是由前額肌收縮所形成。因此只要把肉毒桿菌素正確地注射到這些肌肉的部位，被注射的肌肉會很快地放鬆，對應部位的皺紋就會消失。

改變臉型：有些人因為兩邊的嘴嚼肌太發達，使得臉形顯得方正，一般稱為國字臉。女性如果有這種問題，外貌會顯得陽剛，欠缺女性特質。若能在發達的嚼肌部位注射肉毒桿菌素，使肌肉放鬆麻痺，進而萎縮，臉部線條會逐漸變得柔和，國字臉就會變成瓜子臉了。

治療多汗症：人體的汗腺是由自律神經系統所控制的，神經傳導物質也是乙醯膽鹼。當汗腺接受到神經系統發出的指令時，便排出汗液，若局部神經過度活躍，就會不正常出汗，稱為多汗症。症狀輕微的只會引起病患的不適，但嚴重時手掌會不斷地冒汗，便有可能造成生活上的困擾，甚至導致學習、人際與社交的障礙。其實不論是手掌、腳掌、腋下或身體任何部位的多汗症，若在局部注射肉毒桿菌素，都可以使多汗的部位不再出汗，達到相當良好的治療效果，且其療效可維持半年左右。