Neurotransmiter je chemický posel, který přenáší signály přes synapsi z jednoho neuronu do druhého nebo do svalové či žlázové buňky. Převádí elektrickou aktivitu presynaptické buňky na chemický vliv na postsynaptickou buňku.

Když akční potenciál dosáhne axonálního zakončení, vezikuly uvolní neurotransmiter do synaptické štěrbiny. Molekuly se vážou na receptory na přijímací buňce, čímž otevírají iontové kanály nebo spouštějí intracelulární kaskády, které buď excitují, nebo inhibují postsynaptický neuron. Přebytečný neurotransmiter je odstraňován zpětným vychytáváním do presynaptické buňky, enzymatickým rozkladem nebo difuzí.

Byly identifikovány desítky neurotransmiterů. Mezi nejlépe prozkoumané patří acetylcholin, dopamin, serotonin, norepinefrin, GABA a glutamát. Mnoho psychoaktivních drog působí napodobováním, blokováním nebo změnou dostupnosti specifických neurotransmiterů. Přesná kombinace transmiterů a receptorů v každé synapsi určuje charakter přenášeného signálu.

Mezera mezi neurony je překlenuta molekulami neurotransmiterů.