多巴胺是大脑中含量最丰富的儿茶酚胺类神经递质。多巴胺作为神经递质调控中枢神经系统的多种生理功能。多巴胺系统调节障碍涉及帕金森病，精神分裂症，Tourette综合征，注意力缺陷多动综合征和垂体肿瘤的发生等。

多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌物和人的情欲、感觉有关，它传递兴奋及开心的信息。另外，多巴胺也与各种上瘾行为有关。阿尔维德·卡尔森（Arvid Carlsson）确定多巴胺为脑内信息传递者的角色，使他赢得了2000年诺贝尔医学奖。

多巴胺是NA的前体物质，是下丘脑和脑垂体腺中的一种关键神经递质，中枢神经系统中多巴胺的浓度受精神因素的影响，神经末梢的GnRH和多巴胺间存在着轴突联系并相互作用，以及多巴胺有抑制GnRH分泌的作用。

中脑的神经元物质多巴胺，则直接影响人们的情绪。从理论上来看，增加这种物质，就能让人兴奋，但是它会令人上瘾。

多巴胺在前脑和基底神经节出现，基底神经节负责处理恐惧的情绪，但由于多巴胺的缘故，取代了恐惧的感觉，因此有很多人的上瘾行为，都是因多巴胺而起的。

日本一项研究发现，多巴胺不仅会影响身体活动性，对于记忆力也发挥着重要作用。京都大学等机构的研究人员在美国《神经元》杂志网络版上发表了研究论文。他们认为，这一研究成果部分解释了为何帕金森氏症患者及抑郁症患者常会并发认知障碍，这将有助于对患者开展治疗。

研究人员利用猕猴进行实验，先让猕猴注视目标图形，然后让猕猴从一组图形中选出目标图形，如果选对就给猕猴喝苹果汁作为奖励。观察发现，接下来如果给猕猴展示目标图形，由于会联想到苹果汁奖励，它脑内分泌多巴胺的神经细胞活动会增强，而在提示无关图形时，则没有明显变化。

他们还发现，这类与记忆力有明显关联的神经细胞增强活动，只在大脑的特定部位出现，而其他部位分泌多巴胺的神经细胞，只在需要促进“行动欲望”时活动才会增强。研究小组由此认为，提高行动欲望和提高记忆力的多巴胺神经细胞分布在脑内的不同区域。人类大脑结构与猕猴类似，应该也有类似现象。