神经递质在神经元中重复利用的最重要方式。神经元在受到刺激后，动作电位传至轴突末端激活神经递质，通过化学突触到达突触后膜，进入下一个相邻的神经元。而神经递质并不和受体一直保持结合的状态，在引起接受信息的神经元兴奋或抑制之后，部分神经递质被酶解，剩余神经递质从突触后膜被泵出，被原先释放它们的神经元吸收并贮存于囊泡，这个过程叫做再摄取。再摄取是轴突末梢细胞膜的神经递质转运蛋白对神经递质的再吸收，对于正常的突触生理而言是必需的，因为它促成神经递质的再循环并调节突触中存在的神经递质的水平，从而控制由神经递质释放产生的信号持续时间长度。由于神经递质太大且亲水性无法通过膜扩散，因此特定的转运蛋白对于神经递质的再吸收是必需的。已经进行了许多生化和结构研究，以获得有关再摄取机理的线索。

以下是几种常见的神经递质的合成：

乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙移位酶的催化作用下在胞浆中合成，合成后由小泡摄取并贮存起来。

去甲肾上腺素以酪氨酸为原料，在胞浆中，在酪氨酸羟化酶的催化作用下合成多巴，再在多巴脱羧酶作用下合成多巴胺，然后多巴胺被摄取入小泡，在小泡中由多巴胺β羟化酶催化进一步合成去甲肾上腺素，并贮存于小泡内。

5－羟色胺的合成以色氨酸为原料，在胞浆中，在色氨酸羟化酶作用下合成5-羟色氨酸，再在5-羟色胺酸脱羧酶作用下将5-羟色氨酸合成5-羟色胺，然后5-羟色胺被摄取入小泡，并贮存于小泡内。

γ-氨基丁酸是谷氨酸在谷氨酸脱羧催化作用下合成的，肽类神经递质受体的合成与其他肽类激素的合成完全一样，是由基因调控的，并在核糖体上通过翻译而合成的。

神经递质贮存于突触小泡以防止被胞浆内其它酶系所破坏，所以量少而且由于一系列的化学反应合成，在短时间内无法很快补充供应，于是再摄取使机体受到重复相似刺激时能有效地通过神经递质引发反应。再摄取不仅涉及突触前神经元，也可能涉及神经胶质细胞，这些细胞在执行神经冲动功能后，也会参与神经递质的再摄取过程。