Au niveau des synapses les informations sont transmises par voie chimique par l'intermédiaire de molécules appelées neuromédiateurs ou neurotransmetteurs.

Dans certain type de synapse comme celles des  jonctions neuromusculaire, il intervient un seul type de neurotransmetteur, dans d'autres comme celles qui se trouvent dans le système nerveux central  plusieurs neuromédiateurs différents interviennent.

Les neuromédiateur sont synthétisés dans les vésicules synaptiques situées à la terminaison de la cellule présynaptique et  sont libérées dans l'espace intersynaptique lorsqu' arrivent suffisamment de potentiels d'action à cette terminaison.

Les neurotransmetteurs diffusent ensuite dans l'espace intersynaptique et sont captés par des récepteurs moléculaires spécifiques situés sur la membrane de la cellule postsynaptique. 

Ceci va déclencher, lorsque la concentration des neurotransmetteurs capté par les récepteurs est suffisamment élevé, des modifications dans la cellule post synaptique tel que la création de potentiels d'action, modifications dans la forme ou le métabolisme de certaines molécules et entraîner des phénomènes tels que la contraction, sécrétion ou autre.)

La plupart des neurones sont très fortement interconnectés. 

Les neurones pyramidaux du néo-cortex dans l'encéphale établissent en moyenne 10 000 connections avec d'autres neurones.