Primarna kemikalija koja leži u pozadini romantične ljubavi je neurotransmiter oksitocin. Oksitocin se oslobađa tijekom orgazma za oba spola, ali i tijekom poroda ili stimulacije bradavica za žene. To pomaže u biološkim funkcijama mišićnih kontrakcija tijekom poroda ili dojenja za vrijeme dojenja.
Eksperimenti s prerijskim voluharicama pokazali su da, kada se ukloni gen za oksitocin, ova tradicionalno monogamna vrsta potpuno gubi sklonost vezanju parova. Znanstvenici snažno nagađaju da bi se isto dogodilo i ljudima da je oksitocin blokiran. Romantična ljubav možda ovisi o samo jednoj kemijskoj tvari u mozgu.
Kod muškaraca je također prisutan vazopresin, koji ima sličnu ulogu kao oksitocin. Smatra se da je razdoblje oslobađanja oksitocina najjače u prvih 18 mjeseci romantične ljubavi, a nakon toga jenjava, iako nikada ne nestane u potpunosti. Ponekad se oksitocin hirovito naziva “hormonom maženja”.
Osim ljubavi, oksitocin je također uključen u društvene veze i povjerenje općenito. Sintetski oksitocin je dostupan i neki znanstvenici sugeriraju da bi to mogla biti neka vrsta “društvene Viagre”, a eksperimenti su zapravo pokazali da su ljudi više povjerljivi dok su pod utjecajem nazalnog oksitocina. Budući da je upleten u povjerenje i ljubav, neki znanstvenici upozoravaju da bi se mogao koristiti kao lijek za silovanje. Poput drugih neurotransmitera, oksitocin se može smatrati “prirodnim lijekom” – tvari, kada se otpusti u mozgu, zbog čega djelujemo drugačije, ali je općenito prihvaćen u ljudskom društvu jer postoji već milijunima godina.
Oksitocin također uzrokuje da ženke pokazuju više majčinsko ponašanje. To je uglavnom uočeno kod štakora, ali se sumnja da je psihokemijski odgovor isti i kod ljudi. Razlika između nekoga tko se smatra vašim “tipom” za romantičnu ljubav i nekoga tko nije vjerojatno je u tome što prisutnost jedne osobe uzrokuje oslobađanje oksitocina, a jedne ne. Ovo je neurokemijska osnova koja leži u osnovi romantične ljubavi.
Dopamin, neurotransmiter u osnovi užitka općenito, također igra ulogu u romantičnoj ljubavi, a oslobađa se od okidača okoliša od dobrog razgovora do poljupca u usne.