Bir nörotransmitter olarak serotonin, beyindeki mesajların bir bölgeden başka bir bölgeye aktarılmasını sağlar. Serotonin alıcılarına sahip beyin hücrelerinin çokluğu sebebiyle bu hormonun düzeyinin psikolojik süreci düzenlemek kadar psikolojik fonksiyonlar üzerinde de etkili olduğuna inanılıyor.
Yani beyindeki yaklaşık 40 milyon kadar hücrenin çoğu doğrudan veya dolaylı olarak serotonin düzeyinden etkileniyor. Bunların içinde ruh haline, arzuya, cinsel işleve, iştaha, uykuya, hafızaya, öğrenmeye, vücut ısısına ve bazı sosyal davranışlara bağlantılı hücreler yer alıyor. Vücudun geri kalanı için ise, bu nörotransmitter kardiyovasküler sistem, kaslar ve endokrin sisteminin de dahil olduğu pek çok fonksiyonu etkiliyor.