La dopamina è biosintetizzata nel corpo (soprattutto nel tessuto nervoso e nel midollare del surrene). In primo luogo avviene l'idrossilazione dell'amminoacido "L"-tirosina (un amminoacido normalmente presente nella dieta) in "L"-DOPA attraverso l'enzima tirosina 3-monoossigenasi, rappresentato dall'aggiunta di un secondo ossidrile all'anello benzenico della tirosina. In seguito avviene la decarbossilazione della "L"-DOPA da aromatici L-ammino acido decarbossilasi (spesso definito come "dopa decarbossilasi"), rimuovendo il gruppo carbossilico (-COOH) dalla catena laterale della DOPA. In alcuni neuroni, la dopamina viene trasformata in noradrenalina da parte della dopamina "β"-idrossilasi. Nei neuroni, la dopamina è confezionata dopo la sintesi, in vescicole sinaptiche che vengono poi rilasciate nelle sinapsi in risposta a un potenziale d'azione presinaptico.