释放乙酰胆碱作为递质的神经纤维称为胆碱能纤维，胆碱能纤维包括植物性神经的节前纤维，副交感神经的节后纤维，小部分交感神经节后纤维（如支配汗腺和某些舒血管的交感节后纤维），躯体运动神经纤维。
乙酰胆碱，是一种神经递质。在组织内迅速被胆碱酯酶破坏。乙酰胆碱能特异性地作用于各类胆碱受体，但其作用广泛，选择性不高。
临床不作为药用，一般只做实验用药。在神经细胞中，乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶（胆碱乙酰化酶）的催化作用下合成的，主流研究认为人体内该物质含量增多与阿尔兹海默病（老年痴呆症）的症状改善显著相关。
乙酰胆碱，分子式CH3COOCH2CH2N+（CH3）3在神经细胞中，乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶（胆碱乙酰化酶）的催化作用下合成的，由于该酶存在于胞浆中，因此乙酰胆碱在胞浆中合成，合成后由小泡摄取并贮存起来。