Dopaminergički sustav mozga je niz puteva koji umjerene kontrole nekih ponašanja i voljnih pokreta. Ovisi o neurotransmiteru dopaminu, koji se proizvodi u srednjem mozgu. Dopaminergički sustav aktivira osjećaje nagrađivanja tijekom različitih, obično ugodnih aktivnosti, a njegov je kvar tim specifičnim odgovorom povezan s ovisnošću o drogama i alkoholu. Simptomi Parkinsonove bolesti rezultat su uništenja neurona koji proizvode dopamin, a koji se dijelom liječe davanjem dopamina pacijentima kako bi se obnovila normalna funkcija sustava.
Dopaminergički sustav potječe iz srednjeg mozga, gdje se dopamin proizvodi u neuronima supstancije nigre iz molekule koja se zove L-DOPA, za leva-dopu. Odatle, aksoni tih živaca sinapse na mjestima u mozgu. Jedan skup aksona utječe na spoznaju u frontalnim režnjevima, posebice na prosuđivanje i slične kontrolne mehanizme, kao što su odluke o tome treba li djelovati ili ne na određeni način. Druga grana živaca dopire do limbičkog sustava temporalnog režnja, gdje dopamin modulira stvaranje navike poboljšavajući neuralnu korelaciju između užitka i određenog ponašanja.
Sustav nagrađivanja mozga uključuje putove neuronskih skupina u srednjem mozgu i moždanoj kori, posebno u mezolimbičkom sustavu. Kada se dogode ugodna iskustva poput hrane, pića, seksa i uzimanja raznih lijekova, dopamin se oslobađa. To uzrokuje osjećaj nagrade, visok, što zatim dovodi do psihološkog pojačanja početnog ugodnog ponašanja i postupno povećava količinu ponašanja ili tvari potrebne za stvaranje osjećaja nagrade. Iz tog razloga, mnogi istraživači misle da promijenjeni ili pretjerano aktivni putovi dopamina mogu biti krajnji uzrok ponašanja ovisnosti.
Važna uloga dopaminergičkog sustava leži u kontroli voljnog pokreta, procesa koji se umiruje oslobađanjem dopamina. Parkinsonova bolest uzrokovana je degeneracijom živčanih stanica koje proizvode dopamin u moždanom deblu i srednjem mozgu, osobito važnim regijama crne supstancije i locus ceruleusa. Kada je dopaminergički sustav poremećen iscrpljivanjem zaliha dopamina, a stanice više ne proizvode više neurotransmitera, motoričke kontrolne regije mozga, poput malog mozga, prestaju normalno funkcionirati. To rezultira naglim pokretima, te otežanim hodanjem i hvatanjem.
Dopamin se ubrizgava intravenozno kako bi se povećala aktivnost simpatičkog živčanog sustava, stimulirajući viši krvni tlak i opću svijest. Liječenje poremećaja kretanja uzrokovanih Parkinsonovom bolešću velika je farmakološka intervencija u funkciji dopaminergičkog sustava. Budući da dopamin ne može prijeći krvno-moždanu barijeru i na taj način doprijeti do područja zahvaćenih Parkinsonovom bolešću, pacijentima se umjesto toga ubrizgava prekursorska tvar L-DOPA. Može prijeći u mozak i tamo se metabolizirati u svoj aktivni oblik nizom kemijskih reakcija.