Glutamat, memeli beynindeki birincil uyarıcı nörotransmiterdir. Bir nöronun ateşlenme olasılığını artırır ve hızlı sinaptik iletim, öğrenme ve hafıza için gereklidir.

Glutamat, AMPA ve NMDA reseptörleri de dahil olmak üzere çeşitli reseptör tiplerinde etki gösterir. AMPA reseptörleri, hızlı uyarıcı postsinaptik potansiyelleri düzenler. Açılmak için hem glutamat hem de postsinaptik depolarizasyona ihtiyaç duyan NMDA reseptörleri, sinaptik plastisitede kritik bir rol oynar. NMDA reseptörleri tarafından gerçekleştirilen eşzamanlılık tespiti, yaygın olarak hücresel bir öğrenme mekanizması olarak kabul edilir: pre- ve postsinaptik aktivite çakıştığında, kalsiyum girer ve sinapsı güçlendiren kalıcı değişiklikleri tetikler.

Aşırı glutamat toksiktir. Glutamat reseptörlerinin aşırı aktivasyonu nöronları öldürebilir; bu süreç inme, travmatik beyin hasarı ve bazı nörodejeneratif hastalıklarla ilişkilidir. Glutamat iletimini düzenleyen ilaçlar depresyon, şizofreni ve bilişsel iyileştirme için araştırılmaktadır.

Bir nöron diğerini hızla uyardığında, genellikle glutamat haberci görevi görür.