乙酰膽堿在人體中有重要的信使作用，在腦部和在身體中起的作用不同。乙酰膽堿在腦部，主要對智能信號有傳導作用，因此乙酰膽堿不足時會出現記憶減退、思維學習能力下降。在椎體外系中，乙酰膽堿有部分調控運動的作用，因此乙酰膽堿過少會出現舞蹈癥、運動過多、肌張力減少，乙酰膽堿過多時會出現類似帕金森的癥狀，此為乙酰膽堿對中樞神經系統的影響。乙酰膽堿在周圍神經系統的作用各有不同，在心血管系統交感神經支配心臟時，由乙酰膽堿作為信使傳遞沖動，因此乙酰膽堿可使心臟收縮力增強、心率增快、血壓升高。呼吸系統中乙酰膽堿使小血管痙攣，形成哮喘等一系列問題。消化系統中乙酰膽堿可使消化道運動增強，消化液分泌旺盛，如胃酸分泌、胰島素分泌等一系列消化功能改變，總體為促進消化功能。此外，乙酰膽堿亦可減少出汗、降低體溫，因此乙酰膽堿作為信使，在不同的部位、器官，發揮不同的作用。