Η σχέση μεταξύ σερτραλίνης και ντοπαμίνης έγκειται στη μοναδική δράση που έχει ο εκλεκτικός αναστολέας επαναπρόσληψης σεροτονίνης (SSRI) στο μονοπάτι της ντοπαμίνης. Η σερτραλίνη έχει την ικανότητα να μπλοκάρει μερικώς τις αντλίες επαναπρόσληψης ντοπαμίνης. Όταν οι αντλίες ντοπαμίνης μπλοκάρονται, περισσότερη ντοπαμίνη αφήνεται να κυκλοφορήσει στη συναπτική σχισμή, οδηγώντας σε αυξημένη νευροδιαβίβαση και δράση. Αυτές οι δύο ουσίες θεωρούνται συχνά μαζί στην ψυχιατρική, επειδή η σερτραλίνη είναι ο μόνος γνωστός SSRI που έχει σημαντικό αντίκτυπο στην οδό της ντοπαμίνης. Αυτή η πρόσθετη ικανότητα αλληλεπίδρασης με την ντοπαμίνη πιστεύεται ότι ευθύνεται για την αποτελεσματικότητα και τη μοναδική επίδραση του φαρμάκου στην κατάθλιψη και άλλες ψυχικές ασθένειες.
Οι οδοί της σερτραλίνης και της ντοπαμίνης διασταυρώνονται σε μια σειρά από διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου, γεγονός που προκαλεί τα κοινά κίνητρα και ενεργειακά αποτελέσματα του φαρμάκου στον ασθενή. Ενώ οι υποδοχείς για τη σεροτονίνη, ο νευροδιαβιβαστής στόχος για τα περισσότερα αντικαταθλιπτικά φάρμακα, βρίσκονται σε αφθονία σε όλο τον εγκέφαλο, η πλειοψηφία των υποδοχέων ντοπαμίνης βρίσκονται σε συγκεκριμένες περιοχές κοντά στο εγκεφαλικό στέλεχος. Μια περιοχή όπου βρίσκονται οι υποδοχείς είναι η μεσομολυβιακή οδός, η οποία είναι γνωστό ότι είναι σημαντικά σημαντική για την εμπειρία της ευχαρίστησης, της χαράς και της ανταμοιβής και επίσης για επαρκή κίνητρα για την ολοκλήρωση δραστηριοτήτων της καθημερινής ζωής. Η δράση της ντοπαμίνης που προκαλείται από τη σερτραλίνη σε αυτήν την περιοχή πιστεύεται ότι συμβάλλει στη θετική της επίδραση στην κατάθλιψη, το άγχος και πολλές σχετικές διαταραχές. Η ιδιαιτερότητα των ενεργών στη ντοπαμίνη περιοχών του εγκεφάλου οδήγησε στη μελέτη της συγγένειας της σερτραλίνης και της ντοπαμίνης από εκείνους που κατασκευάζουν τη νέα κατηγορία αντικαταθλιπτικών φαρμάκων.
Τα μονοπάτια της σερτραλίνης και της ντοπαμίνης διασταυρώνονται επίσης σε μια περιοχή που ονομάζεται νιγοραβδωτό μονοπάτι. Εδώ, η αυξημένη ντοπαμίνη στη συναπτική σχισμή μπορεί να βοηθήσει τον ασθενή να προγραμματίσει πιο αποτελεσματικά, μειώνοντας το άγχος και η αυξημένη δραστηριότητα ντοπαμίνης αυξάνει τη γνωστική λειτουργία, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στον ασθενή να βιώσει υψηλότερη αίσθηση ολοκλήρωσης και ενδιαφέροντος για δραστηριότητες ζωής. Η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των δύο ουσιών παρατηρείται επίσης στον θάλαμο, μια περιοχή που είναι σημαντική για τη μεταφορά πληροφοριών σε ολόκληρο το σώμα. Υπό το φως αυτής της έρευνας, έγινε ευκολότερο για τους κλινικούς ιατρούς να κατανοήσουν τον ρόλο που παίζει η απορρύθμιση της ντοπαμίνης σε ψυχικές ασθένειες όπως η σχιζοφρένεια και η διαταραχή ελλειμματικής προσοχής, ασθένειες στις οποίες αναστέλλεται η ομαλή μεταφορά πληροφοριών.
Η ανηδονία, ένα σοβαρό σύμπτωμα της κατάθλιψης που χαρακτηρίζεται από απόλυτη αδυναμία να αισθανόμαστε ευχαρίστηση, μπορεί να μετριαστεί, σε ορισμένες περιπτώσεις, με φάρμακα που αυξάνουν τη διαθεσιμότητα της ντοπαμίνης. Η καλά ερευνημένη σχέση μεταξύ της σερτραλίνης και της ντοπαμίνης οδήγησε στην επιτυχία της χρήσης του SSRI για χρήσεις εκτός ετικέτας, όπως για τη θεραπεία της γενικευμένης αγχώδους διαταραχής (GAD). Η σύνδεση σερτραλίνης και ντοπαμίνης έχει οδηγήσει πολλούς κλινικούς γιατρούς στον τομέα να αναγνωρίσουν την πιθανότητα ότι η σεροτονίνη δεν είναι αποκλειστικά υπεύθυνη για ασθένειες όπως η μείζονα κατάθλιψη και η διπολική διαταραχή.