神经递质的化学本质是是一种简单的烃的衍生物，以中氮原子为效应原子的，碳氮化合物。它的化学名为单胺类或乙酰胆碱类物质。

还有其他种类的物质，如脑内神经递质分为四类，即生物原胺类、氨基酸类、肽类、其它类。但中学阶段生物中，神经元间的神经递质是指乙酰胆碱类物质。另外一种神经递质抑制剂叫做：去甲肾上腺素，其化学本质不是蛋白质，而是儿茶酚乙胺。