Τα πρώτα ψυχοτρόπα φάρμακα (π.χ. λίθιο, τυπικά αντιψυχωσικά, τρικυκλικά αντικαταθλιπτικά και αναστολείς της μονοαμινοξειδάσης) ανακαλύφθηκαν «τυχαία» (serendipity) στη δεκαετία του '50. Παρόλες τις πολλαπλές τους ανεπιθύμητες ενέργειες, οι θεραπευτικές τους ιδιότητες επέφεραν επανάσταση στον τομέα της Ψυχιατρικής, ενώ η εκ των υστέρων μελέτη του μηχανισμού της δράσης τους βοήθησε σημαντικά στην προσέγγιση του νευροβιολογικού υποστρώματος των ψυχικών διαταραχών. Η διερεύνηση των επιμέρους επιδράσεων αυτών των παραγόντων σε συγκεκριμένες βιοχημικές λειτουργίες οδήγησε στη διατύπωση πολλών θεωριών, οι οποίες με τη σειρά τους απετέλεσαν τη βάση για την ορθολογική ανάπτυξη νέων φαρμάκων. Ενδεικτικά αναφέρονται θεωρίες οι οποίες βασίστηκαν στους επικρατέστερους μηχανισμούς δράσης κλινικός αποτελεσματικών φαρμάκων:
• Η ντοπαμινεργική υπόθεση της σχιζοφρένειας βασίστηκε στον μηχανισμό της δράσης των τυπικών-κλασικών αντιψυχωσικών (D2 ανταγωνιστές)
• Η μονοαμινεργική θεωρία της κατάθλιψης βασίστηκε στον μηχανισμό της δράσης των τρικυκλικών αντικαταθλιπτικών φαρμάκων και των αναστολέων της ΜΑΟ (αύξηση των επιπέδων των βιογενών αμινών λόγω αναστολής της επαναπρόσληψής τους και αύξηση των επιπέδων τους λόγω αναστολής της ΜΑΟ, αντιστοίχως).
Οι τελευταίες δεκαετίες σημαδεύτηκαν από μια έκρηξη γνώσεων αναφορικά με τις θεμελιώδεις υποκυτταρικές διεργασίες που ενέχονται τόσο στην παθοφυσιολογία όσο και στη φαρμακοθεραπεία των νευροψυχιατρικών διαταραχών. Η έρευνα αναφορικά με τον μηχανισμό δράσης των ψυχοτρόπων φαρμάκων αποσκοπεί στη διαλεύκανση του τρόπου με τον οποίο αυτά επιφέρουν τη δράση τους σε νευρωνικό επίπεδο. Συγκεκριμένα, η απομόνωση και η ενδελεχής διερεύνηση της βιολογικής δραστικότητας πολυάριθμων μορίων (π.χ. νευροδιαβιβαστών, υποτύπων υποδοχέων, τελεστούν (effectors) των διαφόρων σηματοδοτικών μονοπατιών κ.ά.) βοήθησε στην κατανόηση του εξειδικευμένου μηχανισμού δράσης κάθε φαρμάκου.
Οι φαρμακοχημικοί βρίσκονται πλέον σε θέση να προσδιορίζουν με μεγάλη ακρίβεια τη σχέση δομής-δράσης των παλαιότερων ψυχοτρόπων φαρμάκων και να χρησιμοποιούν αυτές τις γνώσεις ως «εκμαγεία» για να αναπτύξουν νεότερα μόρια με εκλεκτική δράση και μειωμένες ανεπιθύμητες ενέργειες.
Οι εκλεκτικοί αναστολείς επαναπρόσληψης της σεροτονίνης (SSRIs), καθώς και η βουπροπιόνη, η βενλαφαξίνη, η νεφαζοδόνη, η μιρταζαπίνη και η ντουλοξετίνη, αποτελούν μόρια τα οποία αναπτύχθηκαν με σκοπό την εξάλειψη συγκεκριμένων ανεπιθύμητων ενεργειών των παλαιότερων αντικαταθλιπτικών φαρμάκων. Γενικά, τα νεότερα αντικαταθλιπτικά φάρμακα παρουσιάζουν μεγαλύτερη εκλεκτικότητα ως προς κάποιο συγκεκριμένο νευροδιαβιβαστικό σύστημα, π.χ. σεροτονινεργικό, νοραδρενεργικό, και φαίνεται να είναι καλύτερα ανεκτά από τους ασθενείς.