Aivojen dopaminerginen järjestelmä on sarja polkuja, jotka hillitsevät joidenkin käyttäytymisten ja vapaaehtoisen liikkeen hallintaa. Se riippuu välittäjäaineesta dopamiinista, jota tuotetaan keskiaivoissa. Dopaminerginen järjestelmä aktivoi palkintotunteja erilaisten, yleensä miellyttävien toimintojen aikana, ja sen toimintahäiriö liittyy huume- ja alkoholiriippuvuuteen tällä erityisellä vasteella. Parkinsonin taudin oireet johtuvat dopamiinia tuottavien neuronien tuhoutumisesta, joita hoidetaan osittain antamalla potilaille dopamiinia järjestelmän normaalin toiminnan palauttamiseksi.
Dopaminerginen järjestelmä on peräisin keskiaivoista, missä dopamiinia tuotetaan substantia nigran neuroneissa L-DOPA-nimisestä molekyylistä leva-dopalle. Sieltä näiden hermojen aksonit synapsivat aivojen eri puolille. Yksi aksonijoukko vaikuttaa etulohkojen kognitioon, erityisesti harkintaan ja vastaaviin ohjausmekanismeihin, kuten päätöksiin siitä, toimitaanko tietyllä tavalla vai ei. Toinen hermohaara saavuttaa ajallisen lohkon limbisen järjestelmän, jossa dopamiini moduloi tavan muodostumista parantamalla hermoston korrelaatiota nautinnon ja tietyn käyttäytymisen välillä.
Aivojen palkitsemisjärjestelmään kuuluu keskiaivojen ja aivokuoren neuroniryhmien reitit, erityisesti mesolimbisessa järjestelmässä. Kun nautittavia kokemuksia, kuten ruokaa, juomaa, seksiä ja erilaisten lääkkeiden nauttimista tapahtuu, vapautuu dopamiinia. Tämä aiheuttaa palkkion tunteen, korkean, mikä johtaa psykologiseen vahvistumiseen alkuperäisessä miellyttävässä käyttäytymisessä ja lisää vähitellen käyttäytymisen tai aineen määrää, joka tarvitaan palkitsemisen tunteen tuottamiseen. Tästä syystä monet tutkijat ajattelevat, että muuttuneet tai yliaktiiviset dopamiinireitit voivat olla perimmäinen syy riippuvuutta aiheuttavaan käyttäytymiseen.
Dopaminergisen järjestelmän tärkeä rooli on vapaaehtoisen liikkeen kontrollointi, prosessi, jota hillitsee dopamiinin vapautuminen. Parkinsonin tauti johtuu dopamiinia tuottavien hermosolujen rappeutumisesta aivokannassa ja keskiaivossa, erityisesti tärkeiden aineenpohjan alueiden ja locus ceruleuksen alueilla. Kun dopaminerginen järjestelmä häiriintyy dopamiinivarantojen ehtymisen vuoksi ja solut eivät enää tuota enemmän välittäjäainetta, aivojen motoriset ohjausalueet, kuten pikkuaivot, lakkaavat toimimasta normaalisti. Tämä johtaa nykiviin liikkeisiin ja heikentyneeseen kävelyyn ja tarttumiseen.
Dopamiinia ruiskutetaan suonensisäisesti lisäämään sympaattisen hermoston aktiivisuutta, mikä lisää verenpainetta ja yleistä tietoisuutta. Parkinsonin taudin aiheuttamien liikehäiriöiden hoito on merkittävä farmakologinen interventio dopaminergisen järjestelmän toimintaan. Koska dopamiini ei voi ylittää veri-aivoesteen ja saavuttaa siten Parkinsonin taudin kärsimät alueet, L-DOPA-esiaste ruiskutetaan potilaille. Se voi tunkeutua aivoihin ja metaboloitua siellä aktiiviseen muotoonsa useiden kemiallisten reaktioiden avulla.