A neurotranszmitter egy kémiai hírvivő, amely jeleket továbbít a szinapszisokon keresztül egyik neuronról a másikra, vagy egy izom- vagy mirigysejtre. A preszinaptikus sejt elektromos aktivitását kémiai hatásúvá alakítja a posztszinaptikus sejtre.

Amikor egy akciós potenciál eléri az axonterminálist, a vezikulák neurotranszmittert szabadítanak fel a szinaptikus résbe. A molekulák a fogadó sejt receptoraihoz kötődve ioncsatornákat nyitnak meg, vagy intracelluláris kaszkádokat indítanak el, amelyek vagy gerjesztik, vagy gátolják a posztszinaptikus neuront. A felesleges transzmittert a preszinaptikus sejt újrafelvételével, enzimatikus lebontással vagy diffúzióval távolítják el.

Több tucat neurotranszmittert azonosítottak. Az acetilkolin, a dopamin, a szerotonin, a noradrenalin, a GABA és a glutamát a legjobban tanulmányozottak közé tartozik. Számos pszichoaktív gyógyszer úgy hat, hogy utánozza, blokkolja vagy megváltoztatja specifikus neurotranszmitterek elérhetőségét. Az egyes szinapszisokban található adók és receptorok pontos keveréke határozza meg az átadott jel jellegét.

A neuronok közötti rést neurotranszmitter molekulák hidalják át.