Участие в механизмах болевого возбуждения хемоноцицепторов предполагает вовлечение в эти процессы химических веществ, ими являются, прежде всего, медиаторы. Установлено, что ацетилхолин, норадреналин, серотонин, калий вызывают болевые ощущения.
При нарушении целостности или функционального состояния тканей (травма, воспаление и т.д.) увеличивается образование хлорида калия, гистамина, серотонина, простагландинов, кининов и др., повышающих возбудимость как механо-, так и хемоноцицепторов.
Существует ряд химических веществ, которые в большей или меньшей степени участвуют в механизмах формирования ноцицептивного возбуждения на разных уровнях центральной нервной системы. К ним относятся модуляторы и медиаторы ноцицептивной импульсации, модуляторы и медиаторы возбуждения или торможения образований мозга, формирующих боль.