除主要的神經遞質——乙醯膽鹼、去甲腎上腺素和胺基酸衍生物外，還有一些物質，主要是小肽分子，在突觸傳遞中起作用。
這些分子作為一種神經遞質由軸突的終端或由其他細胞釋放出來。這些分子統稱神經調節物（neuromodulators）。神經調節物也可以和膜上的受體結合，改變離子通道或啟動第二信使，其作用常常是調節細胞對主要神經遞質的反應。內啡肽（endorphin）、干擾素（interferons）、白細胞介素以及多種激素，都有神經調節物的作用。
神經調節物中最令人發生興趣的是內啡肽，它有緩解疼痛、振奮情緒的作用，和嗎啡、海洛因等的效力相同。現在認為，內啡肽與這些止痛藥都是與同樣的受體結合而引起同樣的效果。但是，嗎啡等劑與受體結合後產生負反饋，減少內腓肽的產生，形成越來越要依賴這些製劑，也就是成了癮。戰場上的戰士，運動場上的運動員所以能忍耐傷痛，緊張奮力拚搏、也正是內啡肽在起作用。
