Romanttisen rakkauden ensisijainen kemikaali on välittäjäaine oksitosiini. Oksitosiinia vapautuu orgasmin aikana molemmille sukupuolille, mutta myös synnytyksen tai naisten nännien stimulaation aikana. Tämä auttaa pitkin lihaksen supistusten biologisia toimintoja syntymän tai imetyksen aikana imetyksen aikana.
Kokeet preeriamyyrillä ovat osoittaneet, että kun oksitosiinin geeni poistetaan, tämä perinteisesti yksiavioinen laji menettää taipumuksensa parisidokseen kokonaan. Tutkijat spekuloivat vahvasti, että sama tapahtuisi ihmisille, jos oksitosiini estettäisiin. Romanttinen rakkaus voi olla riippuvainen vain yhdestä aivokemikaalista.
Miehillä on myös vasopressiiniä, jolla on samanlainen rooli kuin oksitosiinilla. Uskotaan, että oksitosiinin vapautumisaika on vahvin romanttisen rakkauden ensimmäisten 18 kuukauden aikana ja päättyy myöhemmin, vaikka se ei koskaan katoa kokonaan. Joskus oksitosiinia kutsutaan kapinallisesti “halaushormoniksi”.
Rakkauden lisäksi oksitosiinilla on ollut osuutta sosiaalisiin siteisiin ja luottamukseen yleensä. Synteettistä oksitosiinia on saatavana, ja jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että se voisi olla eräänlainen “sosiaalinen Viagra”, ja todellakin kokeet ovat osoittaneet, että ihmiset luottavat enemmän nenän kautta annetun oksitosiinin vaikutuksen alaisena. Koska se liittyy sekä luottamukseen että rakkauteen, jotkut tutkijat ovat varoittaneet, että sitä voidaan käyttää päiväraiskauslääkkeenä. Kuten muutkin välittäjäaineet, oksitosiinia voidaan pitää “luonnollisena lääkkeenä” – aineena, kun se vapautuu aivoihin, mikä saa meidät toimimaan eri tavalla, mutta on yleisesti hyväksytty ihmisyhteiskunnassa, koska se on ollut olemassa miljoonia vuosia.
Oksitosiini saa myös naiset käyttäytymään enemmän äidin tavoin. Tämä on havaittu pääasiassa rotilla, mutta epäillään, että psykokemiallinen vaste on sama ihmisillä. Ero jonkun, jota pidetään “romanttisen rakkauden” tyypinä, ja jonkun, joka ei ole, välillä on todennäköisesti se, että yhden henkilön läsnäolo aiheuttaa oksitosiinin vapautumisen ja toisen ei. Tämä on romanttisen rakkauden taustalla oleva neurokemiallinen perusta.
Dopamiini, hermoston välittäjäaine, jonka taustalla on ilo yleensä, osallistuu myös romanttiseen rakkauteen, ja se vapautuu ympäristön laukaisijoista hyvästä keskustelusta huulille.