Smegenų dopaminerginė sistema yra daugybė kelių, kurie reguliuoja tam tikro elgesio ir savanoriško judėjimo kontrolę. Tai priklauso nuo neurotransmiterio dopamino, kuris gaminamas vidurinėse smegenyse. Dopaminerginė sistema suaktyvina atlygio pojūčius įvairios, dažniausiai malonios, veiklos metu, o jos gedimas šiuo konkrečiu atsaku siejamas su priklausomybe nuo narkotikų ir alkoholio. Parkinsono ligos simptomai atsiranda sunaikinus dopaminą gaminančius neuronus, kurie iš dalies gydomi pacientams skiriant dopamino, siekiant atkurti normalią sistemos funkciją.
Dopaminerginė sistema atsiranda vidurinėse smegenyse, kur dopaminas gaminamas juodosios medžiagos neuronuose iš molekulės, vadinamos L-DOPA, skirta leva-dopai. Iš ten tų nervų aksonai sinapsuojasi įvairiose smegenų vietose. Vienas aksonų rinkinys įtakoja pažinimą priekinėse skiltyse, ypač sprendimus ir panašius valdymo mechanizmus, tokius kaip sprendimai, ar veikti tam tikru būdu, ar ne. Kita nervų šaka pasiekia laikinosios skilties limbinę sistemą, kur dopaminas moduliuoja įpročio formavimąsi, sustiprindamas nervinę koreliaciją tarp malonumo ir tam tikro elgesio.
Smegenų atlygio sistema apima neuronų grupių kelius vidurinėse smegenyse ir smegenų žievėje, ypač mezolimbinėje sistemoje. Kai patiriami malonūs potyriai, tokie kaip maistas, gėrimai, seksas ir įvairių vaistų vartojimas, išsiskiria dopaminas. Tai sukelia atlygio jausmą, aukštą, o tai vėliau psichologiškai sustiprina pradinį malonų elgesį ir palaipsniui didina elgesio ar medžiagos kiekį, reikalingą atlygio pojūčiui sukelti. Dėl šios priežasties daugelis tyrinėtojų mano, kad pakitę arba pernelyg aktyvūs dopamino keliai gali būti pagrindinė priklausomybę sukeliančio elgesio priežastis.
Svarbus dopaminerginės sistemos vaidmuo yra kontroliuoti savanorišką judėjimą, procesą, kurį reguliuoja dopamino išsiskyrimas. Parkinsono liga sukelia dopaminą gaminančių nervinių ląstelių degeneracija smegenų kamiene ir vidurinėse smegenyse, ypač svarbiose juodosios medžiagos ir ceruleus lokuso srityse. Kai dopaminerginė sistema sutrinka dėl dopamino atsargų išsekimo ir ląstelės nebegamina daugiau neuromediatoriaus, smegenų motorinės valdymo sritys, kaip ir smegenėlės, nustoja normaliai funkcionuoti. Dėl to judesiai trūkčioja, sutrinka ėjimas ir griebimas.
Dopaminas švirkščiamas į veną, siekiant padidinti simpatinės nervų sistemos aktyvumą, skatinti aukštesnį kraujospūdį ir bendrą sąmoningumą. Parkinsono ligos sukeltų judėjimo sutrikimų gydymas yra pagrindinė farmakologinė intervencija į dopaminerginės sistemos funkciją. Kadangi dopaminas negali prasiskverbti per hematoencefalinį barjerą ir taip pasiekti Parkinsono ligos paveiktas vietas, vietoj to pacientams švirkščiama pirmtakė L-DOPA. Jis gali patekti į smegenis ir ten metabolizuotis į aktyvią formą cheminių reakcijų metu.