La fonction d'un bouton synaptique est de transformer le potentiel d'action porté par les axones en un message chimique. Le message chimique interagit ensuite avec le neurone ou l'effecteur receveur. Ce processus est appelé transmission synaptique.
Les axones ont généralement des milliers de branches terminales qui se terminent chacune par un élargissement bulbeux appelé bouton synaptique ou terminal synaptique. Les boutons synaptiques contiennent plusieurs vésicules synaptiques délimitées par une membrane qui ont un diamètre de 40 à 100 nanomètres. Les mitochondries, les microtubules et autres organites sont situés dans les boutons synaptiques. Le neurotransmetteur se trouve dans les vésicules synaptiques. Les potentiels d'action qui arrivent aux boutons synaptiques déclenchent la libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique.