Neurotransmiter adalah pembawa pesan kimia yang mengirimkan sinyal melintasi sinapsis dari satu neuron ke neuron lain atau ke sel otot atau kelenjar. Neurotransmiter mengubah aktivitas listrik sel presinaptik menjadi pengaruh kimia pada sel postsinaptik.

Ketika potensial aksi mencapai ujung akson, vesikel melepaskan neurotransmiter ke dalam celah sinaptik. Molekul-molekul tersebut berikatan dengan reseptor pada sel penerima, membuka saluran ion atau memicu kaskade intraseluler yang dapat merangsang atau menghambat neuron pascasinaptik. Kelebihan neurotransmiter dihilangkan melalui penyerapan kembali ke dalam sel prasinaptik, melalui pemecahan enzimatik, atau melalui difusi.

Puluhan neurotransmiter telah diidentifikasi. Asetilkolin, dopamin, serotonin, norepinefrin, GABA, dan glutamat termasuk yang paling banyak dipelajari. Banyak obat psikoaktif bekerja dengan meniru, memblokir, atau mengubah ketersediaan neurotransmiter tertentu. Campuran neurotransmiter dan reseptor yang tepat di setiap sinaps menentukan karakter sinyal yang diteruskan.

Jarak antar neuron dijembatani oleh molekul neurotransmiter.