Le schéma ci-contre expose des étapes importantes du mode d’action du neurotransmetteur dopamine. La dopamine est d’abord synthétisée à partir de l'acide aminé tyrosine. Elle est ensuite stockée dans les vésicles synaptiques en attendant d’être relâchée dans la fente synaptique par exocytose lors de l'arrivée de potentiels d'action.

La dopamine se fixe alors sur des récepteurs spécifiques qui comportent différents sous-types identifiés de D1 à D5 et couplés à l’intérieur du neurone post-synaptique à des protéines GTP dépendantes.

La dopamine est ensuite recaptée par des transporteurs situés sur les terminaisons dopaminergiques pré-synaptiques. Elle est alors soit remise dans des vésicules, soit dégradée par une enzyme mitochodriale, la monoamine oxydase (MAO).

Par ailleurs, la dopamine peut aussi se fixer à des récepteurs appelés autorécepteurs qui sont situés dans la membrane du neurone dopaminergique lui-même. Leur stimulation se traduit généralement par une rétroaction négative sur les neurones à dopamine.