न्यूरोट्रांसमीटर एक रासायनिक संदेशवाहक है जो सिनैप्स के माध्यम से एक न्यूरॉन से दूसरे न्यूरॉन तक या मांसपेशी या ग्रंथि कोशिका तक संकेतों को प्रसारित करता है। यह प्रीसिनैप्टिक कोशिका की विद्युत गतिविधि को पोस्टसिनैप्टिक कोशिका पर रासायनिक प्रभाव में परिवर्तित करता है।

जब एक क्रिया क्षमता एक्सॉन टर्मिनल तक पहुँचती है, तो वेसिकल सिनैप्टिक क्लेफ्ट में न्यूरोट्रांसमीटर छोड़ते हैं। ये अणु प्राप्तकर्ता कोशिका पर मौजूद रिसेप्टर्स से जुड़ जाते हैं, जिससे आयन चैनल खुल जाते हैं या इंट्रासेल्युलर कैस्केड शुरू हो जाते हैं जो पोस्टसिनैप्टिक न्यूरॉन को उत्तेजित या अवरुद्ध करते हैं। अतिरिक्त ट्रांसमीटर को प्रीसिनैप्टिक कोशिका में पुनः अवशोषण, एंजाइमेटिक विघटन या विसरण द्वारा हटा दिया जाता है।

दर्जनों न्यूरोट्रांसमीटर की पहचान की जा चुकी है। एसिटाइलकोलीन, डोपामाइन, सेरोटोनिन, नॉरएपिनेफ्रिन, GABA और ग्लूटामेट इनमें से कुछ सबसे अधिक अध्ययन किए गए हैं। कई मनो-सक्रिय दवाएं विशिष्ट न्यूरोट्रांसमीटर की उपलब्धता की नकल करके, उन्हें अवरुद्ध करके या उनमें परिवर्तन करके कार्य करती हैं। प्रत्येक सिनेप्स पर ट्रांसमीटर और रिसेप्टर्स का सटीक मिश्रण ही प्रेषित होने वाले संकेत के स्वरूप को निर्धारित करता है।

न्यूरॉन्स के बीच की दूरी को न्यूरोट्रांसमीटर अणुओं द्वारा पाटा जाता है।