גילוי הנוירופפטידים החל מאמצע המאה ה-20; עם ההתקדמות המהירה של טכניקות ביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, מדענים חשפו בהדרגה את טבען של מולקולות זעירות אלו. שלא כמו נוירוטרנסמיטורים מסורתיים (כגון אצטילכולין ודופמין), נוירופפטידים מורכבים בדרך כלל מעשרות עד מאות חומצות אמינו המקושרות בקשרי פפטיד, ובכך הם בעלי מורכבות מולקולרית וסגוליות רבה יותר. הם נמצאים לא רק במערכת העצבים אלא גם בפיזור נרחב על פני בלוטות אנדוקריניות ותאי חיסון, מה שמקל על העברת אותות למרחקים ארוכים וקצרים כאחד באמצעות זרימת דם או דיפוזיה מקומית.
מנגנון הפעולה של נוירופפטידים כולל רשתות העברת אותות מורכבות. הם נקשרים תחילה לקולטנים ספציפיים על פני תאי המטרה, ומעוררים סדרה של מפלי איתות תוך-תאיים שבסופו של דבר מווסתים את ביטוי הגנים, סינתזת החלבון או פעילות תעלות היונים, ובכך מאפשרים ויסות מדויק של תפקודים התאיים והמצב הפיזיולוגי של האורגניזם כולו. תהליך זה לא רק מדגים את יכולת ההסתגלות הגבוהה של האורגניזם לשינויים בסביבות פנימיות וחיצוניות, אלא גם מדגיש את התפקיד המרכזי של נוירופפטידים בשמירה על הומאוסטזיס פיזיולוגי.
