神经系统及体运动神经系统中参与神经传导。乙醯胆硷由轴突末梢释出之后，会穿过突触间隙和突触后神经元或运动终板的细胞膜上之受体结合。在体运动神经系统，乙醯胆硷在神经肌肉连接处是控制肌肉的收缩；于副交感神经，乙醯胆硷为节前及节后神经释出的神经传导物质；于交感神经，乙醯胆硷则为节前神经释出的神经传导物质。乙醯胆硷的作用因被乙醯胆硷酯酶（acetylcholinesterase；AChE）分解而中止。乙醯胆硷是自主神经系统（ANS）中许多神经递质中的一个。它同时作用于週边神经系统（PNS）和中枢神经系统（CNS）