多くのアミノ酸が脳生化学で重要な役割をしている：
・トリプトファンはセロトニン合成の出発点。
・フェニルアラニン、チロシンなどはドパミンやノルエピネフリンに変換される。
・グルタミンはグルタミン酸やGABAの構成物質。
・GABAはアミノ酸であり、神経伝達物質でもあり、レベルが低下すると不安やうつ、精神病と関連する。
・アスパラギンはアスパラギン酸神経伝達物質の出発点。
・L-ヒスチジンは神経伝達物質ヒスタミンの前駆体。
・メチオニンは神経伝達物質のの合成と再取り込みに必要とされるいくつかの酵素の遺伝子発現に強い影響をもつSAMeの前駆体。