전기신호를 받은 축색종말은 함유하고 있는 화학물질을 분비하여 뉴런과 뉴런의 미세한 간극, 즉 시냅스를 건너간다. 이때 분비되는 물질을 신경전달물질이라고 한다. 신경전달물질이라고 알려진 화학물질은 수십 여종이나 된다.
하지만 그 물질이 워낙 소량이기 때문에 그 기능과 역할에 대해서 잘 알려져 있지 않다. 신경전달물질이 소량임에도 불구하고 그것이 정신활동에 미치는 영향은 심대하다. 특히 우리가 알고 있는 마약은 바로 이 신경전달물질에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 화학물질이다. 가장 많이 알려진 대표적인 신경전달물질은 아세틸콜린, 모노아민, 아미노산 등이 있다.