乙酰胆碱在人体中有重要的信使作用，在脑部和在身体中起的作用不同。乙酰胆碱在脑部，主要对智能信号有传导作用，因此乙酰胆碱不足时会出现记忆减退、思维学习能力下降。在椎体外系中，乙酰胆碱有部分调控运动的作用，因此乙酰胆碱过少会出现舞蹈症、运动过多、肌张力减少，乙酰胆碱过多时会出现类似帕金森的症状，此为乙酰胆碱对中枢神经系统的影响。
乙酰胆碱在周围神经系统的作用各有不同，在心血管系统交感神经支配心脏时，由乙酰胆碱作为信使传递冲动，因此乙酰胆碱可使心脏收缩力增强、心率增快、血压升高。呼吸系统中乙酰胆碱使小血管痉挛，形成哮喘等一系列问题。消化系统中乙酰胆碱可使消化道运动增强，消化液分泌旺盛，如胃酸分泌、胰岛素分泌等一系列消化功能改变，总体为促进消化功能。此外，乙酰胆碱亦可减少出汗、降低体温，因此乙酰胆碱作为信使，在不同的部位、器官，发挥不同的作用。
