按照神經遞質的生理功能，可把神經遞質分為興奮性遞質和抑制性遞質，但也不盡然，有時同一物質既可以是興奮性也可以是抑制性遞質，如5-HT作用于不同受體，作用就不同。按照神經遞質的分布部位，可分為中樞神經遞質和周圍神經遞質，同樣也不是絕對的，幾乎所有的外周遞質均在中樞存在。按照神經遞質的化學性質，可分為膽堿類（乙酰膽堿）、單胺類（兒茶酚胺類有去甲腎上腺素、腎上腺素、多巴胺，還有5-HT、組胺等）、氨基酸類（谷氨酸、Y-氨基丁酸、甘氨酸等）、多肽類（神經肽）、嘌呤類（腺苷、腺苷三磷酸和氣體物質一氧化氮等）。
根據神經遞質的分子大小，可將中樞神經系統中遞質分成兩大類：小分子神經遞質和神經肽類遞質，神經肽類遞質由3~30個氨基酸組成，共一百余種。