Экстази оказывает свое первичное влияние на нейроны в мозгу посредством серотонина, который нейроны используют для коммуникации между собой. Серотонин играет важную роль в регуляции настроения, уровня агрессии, сексуальной активности и чувствительности к боли. Экстази связывается с переносчиком серотонина, который отвечает за удаление серотонина из синапса (пространство между нейронами), чтобы прекратить сигнал между нейронами. Таким образом МДМА усиливает и продлевает сигнал серотонина. Экстази также попадает в серотонинонергичесике нейроны  с помощью данного транспортера (так как МДМА по своей структуре напоминает серотонин ), где и провоцирует чрезмерное высвобождение серотонина из нейронов.

Экстази воздействует аналогичным способом и на другой нейромедиатор «норэпинерфин», что может стать причиной повышения частоты сердцебиения и кровяного давления. МДМА также высвобождает дофамин (нейромедиатор, отвечающий за сигналы приятных ощущений между нейронами), но в гораздо меньшей степени, чем другие стимулирующие препараты.