Một tín hiệu hóa học được truyền qua một khớp thần kinh. Các tín hiệu hóa học là các phân tử sinh học được gọi là dẫn truyền thần kinh. Các chất dẫn truyền thần kinh được tiết vào khớp thần kinh từ các túi trong đầu sợi trục, sau đó chúng gắn vào các thụ thể ở đuôi gai hoặc cơ thể tế bào trên tế bào thần kinh tiếp theo, kích thích tế bào thần kinh đó. Các chất dẫn truyền thần kinh bao gồm serotonin, norepinephrine, endorphin và acetylcholine, trong số nhiều loại khác.
