La dopamina è uno dei più noti neuromodulatori coinvolti nella memoria procedurale. L'evidenza suggerisce che potrebbe influenzare la plasticità neurale nei sistemi di memoria adattando l'elaborazione del cervello quando l'ambiente si modifica e un individuo è quindi costretto a fare una scelta comportamentale o una serie di decisioni rapide. È molto importante nel processo di "navigazione adattiva", che serve ad aiutare diverse aree del cervello a rispondere insieme durante una nuova situazione che ha molti stimoli e caratteristiche sconosciute. I percorsi della dopamina sono diffusi in tutto il cervello e questo consente l'elaborazione parallela in molte strutture. La maggior parte delle ricerche si concentra sulla via della dopamina mesocorticolimbica come il sistema più correlato alla gratificazione dell'apprendimento e al condizionamento psicologico.