Nas sinapses químicas, ocorre a seguinte sequência de eventos: o potencial de ação faz com que canais de Ca²⁺ se abram. Um influxo de íons de Ca²⁺ no terminal pré-sináptico faz com que vesículas sinápticas sejam liberadas por exocitose. O neurotransmissor se difunde pela fenda sináptica, ligando-se a receptores na membrana pós-sináptica para que ocorra a transmissão sináptica.