Os mensageiros químicos que atuam como neurotransmissores convencionais compartilham certas características básicas. Eles são armazenados em vesículas sinápticas, são liberados quando \text{Ca}^{2+}Ca2+start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript entram no terminal axonal em resposta à um potencial de ação, e atuam ligando-se a receptores de membrana da célula pós-sináptica.

Diagrama de uma sinapse, mostrando os neurotransmissores armazenados nas vesículas sinápticas no interior do axônio terminal. Em resposta a um potencial de ação, as vesículas se fundem com a membrana pré-sináptica em liberam o neurotransmissor na fenda sináptica.
Imagem adaptada de "The synapse," de OpenStax College, Anatomy & Physiology (CC BY 3.0).
Os neurotransmissores convencionais podem ser divididos em dois grupos principais: as pequenas moléculas neurotransmissoras e os neuropeptídeos.
As pequenas moléculas neurotransmissoras são (não surpreendentemente!) vários tipos de pequenas moléculas orgânicas. Elas incluem:
Os aminoácidos neurotransmissores glutamato, GABA (ácido γ-aminobutírico) e glicina. Todos são aminoácidos, embora o GABA não seja um aminoácido encontrado nas proteínas.

Estruturas da glicina, ácido glutâmico e GABA. Todos são aminoácidos.
As aminas biogênicas dopamina, norepinefrina, epinefrina, serotonina e histamina que são sintetizadas a partir de aminoácidos precursores.
[Mais sobre aminas biogênicas]

Estrutura da dopamina
Os neurotransmissores purinérgicos ATP e adenosina, que são nucleotídeos e nucleosídeos.
[Mais sobre os neurotransmissores purinérgicos]

Estrutura de adenosina.
A acetilcolina, que não se encaixa em nenhuma das outras categorias estruturais, mas é um neurotransmissor fundamental nas junções neuromusculares (onde os nervos se conectam com os músculos), bem como em outras sinapses.

Estruturas da acetilcolina.
Os neuropeptídeos são compostos por três ou mais aminoácidos e são maiores que as pequenas moléculas transmissoras. Existem neuropeptídeos muito diferentes. Eles incluem as endorfinas e encefalinas, que inibem a dor; a substância P, que transporta os sinais da dor; e o neuropeptídeo Y, que estimula a fome e pode prevenir convulsões.

Sequência de aminoácidos da encefalina: N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-C.
Alguns neurotransmissores são considerados "excitatórios," provocando a deflagração de um potencial de ação no neurônio alvo. Outros são considerados "inibitórios," dificultando a deflagração de algum potencial de ação no neurônio alvo. Por exemplo: