Структуры, обеспечивающие передачу информации от нейрона к другой возбудимой клетке (нервной, мышечной, секреторной), называют химическими синапсами.
Расширенные окончания терминалей аксона, так называемые синаптические окончания, подходят очень близко к клеткам органа−мишени. Их разделяет только узкая синаптическая щель. Внутри синаптического окончания в специальных пузырьках — везикулах находится биологически активное вещество из группы нейромедиаторов. Когда нервный импульс, распространяющийся по аксону, достигает синаптического окончания, везикулы приближаются к мембране, встраиваются в неё, и молекулы медиатора выбрасываются в синаптическую щель. Эти химические вещества действуют на мембрану другой клетки, взаимодействуют с особыми рецепторными белками и таким способом передают информацию следующему нейрону или клетке управляемого органа. Нейромедиатор может активировать следующую клетку, вызвав в ней возбуждение. Однако существуют медиаторы, которые приводят к угнетению следующего нейрона. Этот процесс называют торможением. Возбуждение и торможение — это важнейшие процессы, происходящие в нервной системе.