Beim sich Verlieben passiert im Körper Folgendes: Das ventrale Tegmentum, eine Schicht im Bereich des Hirnstamms, setzt größere Mengen des Neurotransmitters Dopamin frei, das auf das Belohnungszentrum des Gehirns wirkt und dem Verliebten ein Gefühl wie nach einem Drogenkonsum verleiht. Solche Neurotrophine sind für die Euphorie am Beginn verantwortlich.
Gleichzeitig steigen die Werte des Stresshormons Noradenalin an, wodurch sich Herzfrequenz und Blutdruck erhöhen, dabei sinkt der Serotoninspiegel, d. h., man erlebt ein Gefühl von Kontrollverlust und fokussiert sich auf Dinge, die Stabilität und Sicherheit versprechen, wie eben das Gegenüber, in das man sich gerade verliebt. Der Einfluss des präfrontalen Cortex, der für das Treffen von rationalen Entscheidungen und vernünftige Einschätzen von Situationen zuständig ist, wird reduziert und auch die Amygdala tritt in eine Art Ruhemodus, sodass Gefühle wie Angst aber auch die Alarmbereitschaft unterdrückt werden, d. h., man benimmt sich beim Verlieben sorgloser und verdrängt mögliche Risiken und negative Erfahrungen.
Pheromone, chemische Duftstoffe, beeinflussen zunächst die Partnerwahl. Dann ist es das Adrenalin, das die Ruhelosigkeit fördert, die Verliebte bei ihren Treffen oft verspüren. Oxytocin wird dann beim Kuscheln und Körperkontakt verstärkt ausgeschüttet, um die Bindung und das Vertrauen zwischen zwei Menschen zu fördern. Vasopressin ist für die Durchblutung der Genitalorgane verantwortlich.