一些学者认为，儿童多动症的脑神经递质代谢异常主要发生在单胺和中枢递质，包括去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺。根据动物实验，多巴胺是去甲肾上腺素的前体，去甲肾上腺素和5-羟色胺被推测为两种功能相互拮抗的中枢递质系统。一些学者进一步认为，多动症的发生可能是由于脑神经质数量不足导致神经递质传递信息异常。大脑神经递质(如去甲肾上腺素、多巴胺)浓度降低，可减少中枢神经系统的抑制活动，增加儿童的运动。
从以下事实可以解释脑内神经递质代谢异常与多动症的关系。英国Chie及Wartman经动物实验证实，如体内儿茶酚胺（或去甲肾上腺素、检查多巴胺）不足，或上述介质不足，神经递质信息异常，导致动作过多，发现人类也有类似情况，苯丙胺等中枢神经粉剂是治疗疾病的主要药物，其药理作用是：抑制神经元对多巴胺的再摄入，释放多巴胺等介质，从而达到治疗的目的；酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸都来自食物中的蛋白质，它们是产生这些神经介质的前体。多吃蛋白质会增加这些氨基酸的血清浓度。相反，多吃碳水化合物会降低血清浓度。多吃蛋白质会增加这些氨基酸的血清浓度。相反，多吃碳水化合物会降低血清浓度。当氨基酸含量不足时，会导致抑制功能不足，使儿童症状明显。