Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, der Signale über die Synapse von einem Neuron zu einem anderen oder zu einer Muskel- oder Drüsenzelle überträgt. Er wandelt die elektrische Aktivität der präsynaptischen Zelle in eine chemische Wirkung auf die postsynaptische Zelle um.

Wenn ein Aktionspotenzial das Axonterminal erreicht, setzen Vesikel Neurotransmitter in den synaptischen Spalt frei. Die Moleküle binden an Rezeptoren der Zielzelle und öffnen Ionenkanäle oder lösen intrazelluläre Signalwege aus, die das postsynaptische Neuron entweder erregen oder hemmen. Überschüssiger Transmitter wird durch Wiederaufnahme in die präsynaptische Zelle, durch enzymatischen Abbau oder durch Diffusion abgebaut.

Dutzende Neurotransmitter wurden identifiziert. Acetylcholin, Dopamin, Serotonin, Noradrenalin, GABA und Glutamat gehören zu den am besten erforschten. Viele psychoaktive Substanzen wirken, indem sie die Verfügbarkeit spezifischer Neurotransmitter nachahmen, blockieren oder verändern. Die genaue Zusammensetzung von Transmittern und Rezeptoren an jeder Synapse bestimmt die Art des übertragenen Signals.

Die Lücke zwischen den Neuronen wird durch Neurotransmittermoleküle überbrückt.