Ir pierādīts, ka neirotransmiteri un ADHD ir saistīti, jo lielākajai daļai bērnu, kuriem diagnosticēts uzmanības deficīta un hiperaktivitātes traucējumi, ir neirotransmitera nelīdzsvarotības un disfunkcijas klīniskie simptomi. Daži izplatīti neirotransmiteri un ADHD ir saistīti, jo tiek pieņemts, ka pastāv anomālijas neirotransmitera ražošanas, transportēšanas un atpakaļsaistes mehānismos, un dažreiz tās ir viegli pamanāmas ADHD pacientu smadzeņu attēlveidošanā. Neirotransmiteri dopamīns, norepinefrīns un serotonīns ir visvairāk izpētītie un visbiežāk paredzēti ADHD ārstēšanā. Piemēram, tiek uzskatīts, ka zems dopamīna līmenis ir daudzu primāro traucējumu simptomu cēlonis, un to ārstē ar stimulējošām zālēm, kas palīdz organismam efektīvāk ražot, transportēt un metabolizēt neiromediatoru. Norepinefrīns un serotonīns ir jaunāki papildinājumi hipotēzē ADHD etioloģijā; zāles, kuru mērķis ir šie neirotransmiteri, tiek izmantotas arī ārstēšanā.
Turklāt neirotransmiteri un ADHD ir saistīti, jo noteiktas neirotransmitera gēnu mutācijas var izraisīt ADHD diagnozes apakšgrupas. Pētījumi liecina, ka pacientiem ar pārsvarā neuzmanīgu traucējumu formu ir norepinefrīna transportētāja gēna anomālijas, savukārt tiem, kuriem ir vairāk hiperaktīvu simptomu, ir dopamīna transporta gēna novirzes. Vanderbiltas Universitātes pētniecības centrs ziņo, ka novirzes var būt arī smadzeņu holīna transporta sistēmā, kam ir nozīmīga loma neironu komunikācijā, un tā darbība ir salīdzināma ar dopamīnu un norepinefrīnu. Šis pētījums liecina, ka pie apvāršņa var būt jaunākas, mērķtiecīgākas ADHD zāles. Ģenētiskā testēšana var kļūt par nenovērtējamu līdzekli, lai noteiktu, kura zāļu pieeja jāizmanto vispirms; priekšrocība, kas tiek īpaši novērtēta, ja maziem bērniem tiek nozīmētas spēcīgas psihoaktīvas zāles.
Attiecības starp neirotransmiteriem un ADHD turpināja pētīt Duke universitātes pētnieki. Pētnieki secināja, ka Ritalīns, zāles, ko bieži izmanto kā pirmās līnijas aizsardzību ADHD ārstēšanā, spēcīgi iedarbojas uz serotonīna receptoru vietām papildus dopamīna receptoru vietām. Turpmākās pārbaudes pierādīja, ka ārstēšana ar noteiktiem serotogēniem līdzekļiem, piemēram, selektīviem serotonīna atpakaļsaistes inhibitoriem (SSRIS), dažiem pacientiem var palīdzēt samazināt hiperaktivitāti. Turklāt zems serotonīna līmenis ir saistīts ar agresivitāti un uzbudinājumu, kas ir abi simptomi dažos ADHD gadījumos. Serotonīnu mediē 15 atsevišķi receptori smadzenēs, tomēr mērķtiecīga serotogēna ārstēšana ir izaicinājums.
Citi neirotransmiteri un ADHD parāda pazīmes, ka tie var būt saistīti. Feniletlamīns (PEA), kas 2001. gadā tika identificēts kā neirotransmiters, palielina smadzeņu aktivitāti un modrību. Šī iemesla dēļ pētnieki uzskata, ka PEA ir saistīta ar dažiem ADHD gadījumiem. Turklāt dopamīns un PEA ir cieši saistīti ķīmiskajā struktūrā, piešķirot hipotēzei lielāku ticamību.