Numerosi sono gli studi sui correlati biologici della depressione maggiore.I test biochimici indicatori dell'attività di alcuni neurotrasmettitori sono da molti anni in studio.I neurotrasmettitori maggiormente coinvolti nella depressione sono la serotonina, la noradrenalina, l'acetilcolina, la dopamina ed il GABA. Un tempo si riteneva che la depressione fosse correlata ad una ipofunzione noradrenergica e/o serotoninergica, per un deficit dell'attività neurotrasmettitoriale o per un'alterazione recettoriale. In seguito si è ritenuto che si trattasse di una serie di alterazioni che coinvolgevano più sistemi neurotrasmettitoriali oltre a noradrenalina e serotonina (dopamina, acetilcolina e GABA).Attualmente l'attenzione dei ricercatori è centrata su possibili alterazioni dei meccanismi di trasduzione e postrasduzione intracellulare neuronale di cui la sinapsi monoaminergica rappresenta solo la via iniziale di espressione.La correlazione suggerita da studi di scienza di base tra la down-regulation dei recettori β-adrenergici e la risposta clinica agli antidepressivi è probabilmente il dato singolo più significativo indicante un ruolo diretto per il sistema noradrenergico nella depressione.Per quanto riguarda la dopamina, i dati indicano che l'attività dopaminergica possa essere ridotta nella depressione. Infatti, farmaci che riducono la concentrazione di dopamina (es.reserpina) e le malattie che riducono la concentrazione di dopamina (es. Malattia di Parkinson) sono associati a sintomi depressivi. Due teorie recenti sulla dopamina e la depressione sono che il sistema limbico dopaminergico possa essere malfunzionante nella depressione e che il recettore di tipo 1 della dopamina (Dı) della dopamina possa essere meno attivo nella depressione.