人が「恋に落ちる」とき、脳内では強力な化学反応が起きています。恋に落ちるメカニズムを神経科学の観点から見ると、快楽物質とホルモンが連鎖的に分泌されるプロセスそのものです。
意中の相手を目にしたとき、脳の中枢部である腹側被蓋野（VTA）からドーパミンが大量に放出されます。ドーパミンは脳の報酬系を刺激し、「もっと相手を知りたい」「一緒にいたい」という強烈なモチベーションと高揚感を生み出します。このとき分泌されるフェニルエチルアミン（PEA）は「天然の惚れ薬」とも呼ばれ、瞳孔を開かせ、心拍数を上げ、いわゆる「胸がキュンとする」感覚を誘発します。
一方で、精神を安定させる神経伝達物質セロトニンの分泌量は一時的に急減します。この脳内状態は強迫性障害の患者の脳波パターンと類似しており、「相手のことばかり四六時中考えてしまう」「通知が来ないだけで絶望的な気分になる」といった思考の占有（オブセッション）が引き起こされる要因です。
さらに、関係が安定期に入ると、絆を深めるホルモンオキシトシンが優位になります。激しい情熱（PEA）の分泌期間は脳科学的に約1年半から3年が限界とされており、この期間を過ぎると、刺激的な恋愛感情から穏やかな愛着や信頼関係へと質的な移行が求められます。
