هیچ معجون عشق یا سحر و جادویی وجود ندارد که بتواند برای عاشق شدن مورد استفاده قرار گیرد، اما شیمی، قطعن نقش مهمی را در این مورد بازی می‌کند. شیمی‌ای که بین دو عاشق وجود دارد، در واقع سیلی از مواد شیمیایی مغز و هورمون‌ها است. هنگامی که کسی برای ما جذابیت دارد، «نوراپینفرین» که هم هورمون و هم انتقال‌دهنده عصبی است، توسط غده «آدرنال» ترشح می‌شود و در کنار «اپی نفرین»‌، «آدرنالین»، انرژی ناگهانی لازم در زمان استرس، معروف به پاسخ «جنگ یا فرار»   را تهیه می‌کند. عرق‌کردن کف دست و تپش قلب توسط سطوح بالای این هورمون ایجاد می‌شود. «نور‌اپی نفرین»، هم‌چنین باعث تحریک تولید «آدرنالین» می‌شود که فشار خون را، زمانی که ما در نزدیکی آن فرد جذاب هستیم بالا می‌برد.

«فنیل اتیل آمین» یا «پی ای ای»، انتقال‌دهنده عصبی در مغز است که باعث عاشق‌شدن ما به‌صورت دیوانه‌وار می‌شود. این فرم طبیعی «آمفتامین» که مثل سیل، مناطقی از مغز را در بر می‌گیرد، در هیجان جنسی درگیر است. مطالعات نشان می‌دهد که افرادی که ابراز علاقه بالایی به یک‌دیگر دارند، به همان اندازه، سطح «فنیل اتیل آمین» بالایی دارند. «دوپامین» یک ماده‌ی شیمیایی است که به‌طور طبیعی تولید و به‌عنوان یک انتقال‌دهنده عصبی در مغز استفاده می‌شود. «دوپامین» به‌عنوان یک هورمون عصبی توسط «هیپوتالاموس» منتشر می‌شود که به‌عنوان مسوول همه‌ی مشکلات عشق رمانتیک مورد سرزنش قرار می‌گیرد. «دوپامین» یک محرک طبیعی است که باعث وجد، تمرکز حواس، انگیزه و رفتار هدف‌گرا می‌شود. «دوپامین» هم چنین با انواع اعتیادها هم‌راه است.

به نظر می‌رسد که اثر «پی ای ای» تنها در حدود سه تا پنج سال اول یک رابطه‌ی عاشقانه دوام دارد. پس از ایجاد عادت به «پی ای ای»، افسانه‌های پرشور سرد می‌شود و می‌تواند به یک احساس تحسین مبدل شود. «اکسی توسین پپتیدی» در مغز است که به نجات این رابطه‌ی عاشقانه می‌شتابد، که در غیر این صورت، ارتباط، کوتاه‌مدت خواهد بود. «اکسی توسین» از غده‌ی «هیپوفیز» ترشح می‌شود و مغز و نواحی تناسلی زنان و مردان را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این امر موجب افزایش حساسیت به لمس و تشویق ما به نظافت و نوازش در هر دو جنس می‌شود. «اکسی توسین» هورمون‌های استرس‌زا را نیز در بدن کاهش می‌دهد. «اکسی توسین» در زمانی که ما دست یک‌دیگر را بگیریم یا کسی را نوازش کنیم، منتشر می‌شود.
به‌نظر می‌رسد که «اکسی توسین» هورمونی است که مدت‌ها پس از این که اثر «پی ای ای» از بین برود، باعث اتصال ما با فرد مورد علاقه می‌شود. عشق ماندگار از مزایای «اکسی توسین» و «سروتونین» تثبیت شده است. با این حال، به نظر می‌رسد که برخی از مردم، قادر به حفظ روابط بلند مدت نیستند، زیرا آن‌ها اثرات سبک‌بالی «آمفتامین» را به اثرات کاهش‌دهنده‌ی درد «اندورفین» ترجیح می‌دهند. به نظر می‌رسد که کم‌بود «وزوپرسین»، دلیل این است که مردان لانه‌ی عشق را ترک می‌کنند و به‌دنبال زوج جدید می‌روند.
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که بخش‌های مختلف مغز در عشق درگیر هستند. به‌عنوان مثال، عشق بی‌قید و شرط که بین مادر و کودک وجود دارد، توسط مناطق مشترک و متفاوت مغز برانگیخته می‌شود که در وسط مغز واقع شده است، در حالی که عشق پرشور، از منطقه‌ای از مغز برانگیخته می‌شود که با پاداش و مناطق شناختی که مرتبه بالاتر شناختی، مانند تصویر بدن را در بر می‌گیرند، درگیر است.
بر اساس مطالعه منتشر شده در شماره جولای مجله «نوروفیزیولوژی»، درد و ناامیدی ناشی از رد یک شریک عاشقانه، ممکن است نتیجه فعالیت بخشهایی ازمغز درارتباط با انگیزه، پاداش واعتیادباشد. هر چه بیش‌تر از زمان رد عاشقانه می‌گذرد، فعالیت کم‌تری در این منطقه از مغز در ارتباط با پیوند وجود دارد. هم‌چنین، مناطق مرتبط با شرایط دشوار عاطفی و ارزیابی دست‌آوردهای خود، فعال می‌شود. این نشان می‌دهد که افراد رد شده درعشق، برای درک ویادگیری از وضعیت دشوار خود، در تلاش برای پیدا کردن آنچه که می‌تواندپاسخ انطباقی به ردباشدمی‌کوشند. اگر پاسخ‌های مرتبط به وابستگی با روزهایی که میگذرد، کاهش می‌یابدوخروج از عشق، فرآیندیادگیری است، شواهدواقعی فیزیولوژیکی دقیقی می‌تواند وجود داشته باشد که بر اساس آن، تمام زخم‌ها با زمان بهبود می‌یابند.