除主要的神经递质——乙酰胆碱、去甲肾上腺素和氨基酸衍生物外，还有一些物质，主要是小肽分子，在突触传递中起作用。这些分子作为一种神经递质由轴突的终端或由其他细胞释放出来。这些分子统称神经调节物（neuromodulators）。神经调节物也可以和膜上的受体结合，改变离子通道或启动第二信使，其作用常常是调节细胞对主要神经递质的反应。内啡肽（endorphin）、干扰素（interferons）、白细胞介素以及多种激素，都有神经调节物的作用。

神经调节物中最令人发生兴趣的是内啡肽，它有缓解疼痛、振奋情绪的作用，和吗啡、海洛因等的效力相同。现在认为，内啡肽与这些止痛药都是与同样的受体结合而引起同样的效果。但是，吗啡等剂与受体结合后产生负反馈，减少内腓肽的产生，形成越来越要依赖这些制剂，也就是成了瘾。战场上的战士，运动场上的运动员所以能忍耐伤痛，紧张奋力拼搏、也正是内啡肽在起作用。