Większość serotoniny produkowana jest w jelitach, głównie przez wyspecjalizowane komórki w wyściółce jelita. Pomaga regulować tempo przemieszczania się pokarmu przez przewód pokarmowy oraz sposób, w jaki jelita reagują na podrażnienia.
Produkcja serotoniny zależy od dostępności prekursorów, zwłaszcza tryptofanu. Jelita polegają także na enzymach i cząsteczkach sygnałowych, które przekształcają prekursory w serotoninę, a następnie transportują ją i uwalniają tam, gdzie jest potrzebna.
Mikrobiom jelitowy może wpływać na ten układ. Niektóre bakterie jelitowe pomagają w przetwarzaniu aminokwasów i wytwarzają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które mogą wspierać zdrowie wyściółki jelita i sygnalizację. Gdy mikrobiom ulega zmianom, komunikacja związana z serotoniną może się zmieniać, wpływając na komfort trawienia i rytm wypróżnień.