Dopamin se odnosi na kateholaminski neurotransmiter posebno važan za regulaciju i kontrolu senzorne i motoričke aktivnosti. Proizvodi se u mozgu i, kao neurotransmiter, njegova je uloga nužna za pokretanje ili prestanak signala živčanih stanica i omogućuje kontinuiranu komunikaciju neurona kroz sinaptičke praznine. Iako se proizvodi u malim količinama, dopamin utječe na raspoloženje, kao i na reproduktivno ponašanje i ponašanje u potrazi za užitkom. Previše izaziva simptome shizofrenije, dok premalo uzrokuje drhtanje tipično za Parkinsonovu bolest.
Unutar velikog mozga nalaze se nakupine sive tvari koje se nazivaju bazalni gangliji, koji su značajno uključeni u kretanje, koordinaciju i prijenos impulsa do crne supstance. Odgovorna za proizvodnju dopamina, substantia nigra je skupina neurona srednjeg mozga nužna za komunikaciju s bazalnim ganglijama. Ovaj neurotransmiter također proizvode hipotalamus i ventralni tegmentum, struktura srednjeg mozga koja se nalazi neposredno uz substantia nigra.
Određena ponašanja su neophodna za preživljavanje i doživljavaju se kao glad, žeđ i libido. Nazvan sustavom nagrađivanja, moždani mehanizam ponašanja u potrazi za užitkom uključuje tegmentum i nucleus accumbens, strukture limbičkog sustava koje se sastoje od živčanih stanica koje proizvode dopamin. Nucleus accumbens prima informacije koje se tumače kao nagrada, kao zadovoljstvo ili kao ugodne od tegmentuma, a dopamin je neophodan neurotransmiter. Imajući primarnu ulogu u ovisnosti, djelovanje dopamina izravno je pod utjecajem droga koje se najčešće zlorabe, posebno kokaina, heroina i amfetamina.
Etiologija shizofrenije povezana je s viškom dopamina, ali se također smatra da i drugi neurotransmiteri imaju ulogu. Shizofrenija se odnosi na ozbiljnu mentalnu bolest koju karakteriziraju senzorna izobličenja, iracionalno razmišljanje i ponašanje povlačenja. Teorija o ulozi dopamina u shizofreniji tvrdi da su psihotični simptomi poput halucinacija posljedica abnormalno visokih razina dopamina, uzrokovanih preosjetljivošću ili prekomjernom količinom receptora. Lijekovi za koje se pokazalo da su posebno učinkoviti u liječenju shizofrenije su oni koji djeluju tako da blokiraju dopaminske receptore, čime se smanjuje proizvedena količina.
Obilježena drhtanjem tijekom odmaranja, gubitkom koordinacije i hodanjem, Parkinsonova bolest je uzrokovana nedostatkom razine dopamina koji je rezultat uništenja receptora živčanih stanica smještenih u supstanciji nigra. Do pojave motoričkih manifestacija uništeno je do 80% stanica, što se obično javlja kod ljudi starijih od 60 godina. Liječenje oralnim dopaminom čini se učinkovitim, ali, budući da ne može lako prodrijeti kroz krvno-moždanu barijeru, obično se uspješno koristi drugi lijek koji se može promijeniti u dopamin koji se naziva levodopa. S progresijom Parkinsonove bolesti, levodopa postaje manje korisna.