El proceso de transmisión de la excitación a través de la sinapsis es: cuando la excitación se transmite a lo largo del axón hasta la sinapsis, las vesículas sinápticas se mueven hacia la membrana presináptica, entran en contacto y se fusionan con la membrana presináptica y liberan el transmisor en la hendidura sináptica, provocando que La membrana postsináptica excita o inhibe, transmitiendo así la excitación de una neurona a otra. El proceso de transmisión es de señales eléctricas a señales químicas y luego a señales eléctricas.
Debido a que los neurotransmisores solo existen en las vesículas sinápticas de la membrana presináptica, solo pueden ser liberados por la membrana presináptica y luego actuar sobre la membrana postsináptica. Por tanto, la transmisión de excitación entre neuronas sólo puede ser unidireccional.
La liberación de neurotransmisores es un proceso de exocitosis, por lo que se requiere de la respiración aeróbica de las mitocondrias y la matriz citoplasmática para proporcionar energía.