Si bien el enamoramiento es un estado emocional que parece estar ligado a la atracción visual, a los rasgos de personalidad y a la psicología, es posible dilucidar la química del enamoramiento al igual que la de otros procesos que afectan al cuerpo humano. Cuando hablamos de la química del enamoramiento tenemos que tener en cuenta algunas sustancias como hormonas y neurotransmisores, encargados de conducir por el sistema nervioso y los canales linfáticos los impulsos del amor.
Actualmente hay consenso en el hecho de que el enamoramiento se produce cuando en el cerebro hay una buena cantidad de feniletilamina, un compuesto relacionado a las anfetaminas. Cuando esta sustancia tiene prevalencia en el metabolismo cerebral aumenta la secreción de dopamina (uno de los neurotransmisores encargados de transmitir los impulsos nerviosos relacionados al deseo y al placer). La presencia de feniletilamina también induce la producción de norepinefrina y oxitocina.
La secreción de sustancias asociadas al placer y la tranquilidad en una pareja, de todas maneras, solo se mantiene en niveles considerablemente elevados mientras se mantiene el enamoramiento. Después suelen decaer y es necesario que intervengan otros elementos (de tipo social y cultural) para mantener una unión de pareja (de lo contrario, lo que suele sobrevenir es el divorcio).
Una primera etapa del enamoramiento, ligada a la lujuria, está comandada por la testosterona (hormona masculina). Esto explica por qué son justamente los hombres quienes tienen más enamoramientos. La fase posterior, de atracción, surge como resultado de una merma en los niveles de serotonina y dopamina. Aquí hay un predominio de las sensaciones de bienestar y tranquilidad. Suelen venir acompañados de una fuerte sensación de apego (lo que produce tanto dolor con la pérdida del ser amado). La etapa de la unión, superadora de las anteriores, se sostiene en intereses mutuos y compartidos (no hay un bombardeo de hormonas tan marcado como en las etapas anteriores).