Relația dintre sertralină și dopamină constă în acțiunea unică pe care inhibitorul selectiv al recaptării serotoninei (SSRI) o are asupra căii dopaminei. Sertralina are capacitatea de a bloca parțial pompele de recaptare a dopaminei. Când pompele de dopamină devin blocate, mai multă dopamină este lăsată să circule în fanta sinaptică, ceea ce duce la creșterea neurotransmisiei și a acțiunii. Aceste două substanțe sunt adesea gândite împreună în psihiatrie, deoarece sertralina este singurul ISRS cunoscut care are un impact semnificativ asupra căii dopaminei. Se crede că această capacitate suplimentară de a interacționa cu dopamina explică eficacitatea medicamentului și efectul unic asupra depresiei și a altor boli mintale.
Căile sertralinei și dopaminei se încrucișează într-un număr de zone diferite ale creierului, ceea ce inițiază efectele motivaționale și energetice comune ale medicamentului asupra pacientului. În timp ce receptorii pentru serotonină, neurotransmițătorul țintă pentru majoritatea medicamentelor antidepresive, se găsesc din abundență în creier, majoritatea receptorilor de dopamină sunt localizați în zone specifice apropiate de trunchiul cerebral. O zonă în care se găsesc receptorii este calea mezolimbică, despre care se știe că este semnificativ importantă pentru experiența plăcerii, bucuriei și recompensei și, de asemenea, pentru motivarea adecvată pentru a finaliza activitățile vieții de zi cu zi. Se crede că acțiunea dopaminei determinată de sertralină în această zonă contribuie la efectul său pozitiv asupra depresiei, anxietății și a multor tulburări asociate. Specificul zonelor dopaminergice active ale creierului a condus la studierea afinității cu sertralină și dopamină de către cei care creează noua clasă de medicamente antidepresive.
Căile sertralinei și dopaminei se încrucișează și într-o zonă numită calea nigrostriatală. Aici, dopamină crescută în fanta sinaptică poate ajuta pacientul să planifice mai eficient, scăzând anxietatea, iar activitatea crescută a dopaminei crește cogniția, ceea ce poate duce la pacientul să experimenteze un sentiment mai mare de împlinire și interes pentru activitățile vieții. Interacțiunea dintre aceste două substanțe este observată și în talamus, o zonă care este importantă pentru transferul de informații în întregul corp. În lumina acestei cercetări, a devenit mai ușor pentru clinicieni să înțeleagă rolul pe care dereglarea dopaminei îl joacă în boli mintale precum schizofrenia și tulburarea de deficit de atenție, boli în care transferul neted de informații este inhibat.
Anhedonia, un simptom grav al depresiei care se caracterizează printr-o incapacitate absolută de a simți plăcere, poate fi atenuată, în unele cazuri, cu medicamente care cresc disponibilitatea dopaminei. Legătura bine cercetată dintre sertralină și dopamină a condus la succes în utilizarea SSRI pentru utilizări off-label, cum ar fi pentru tratamentul tulburării de anxietate generalizată (TAG). Legătura dintre sertralină și dopamină a determinat mulți clinicieni din domeniu să recunoască probabilitatea ca serotonina să nu fie singura responsabilă pentru boli precum tulburarea depresivă majoră și tulburarea bipolară.