Plusieurs dizaines d'années de recherches consacrées à l'étude du support biologique des maladies mentales ont permis de faire des progrès considérables dans la connaissance du fonctionnement du cerveau et de soulever des hypothèses très intéressantes concernant la physiopathologie de ces maladies. Cet article retrace succinctement l'historique des observations biochimiques qui ont conduit aux hypothèses actuelles sur le support biologique des maladies mentales. Ces observations concernent essentiellement trois grands systèmes de neurotransmetteurs cérébraux, les systèmes dopaminergique, noradrénergique et sérotoninergique. Actuellement, ces hypothèses s'élargissent et trouvent de nouvelles bases avec d'une part l'observation que la plupart des psychotropes ont des effets plastiques sur les neurones (neuroprotecteurs et neurotrophiques), et d'autre part avec l'imagerie cérébrale qui permet de localiser certaines anomalies de fonctionnement du cerveau contemporaines des états psychopathologiques. Dans la première partie de cet article, il est proposé une revue des hypothèses actuelles concernant le mode d'action des psychotropes (neuroleptiques, antidépresseurs, anxiolytiques et thymostabilisateurs). Dans une deuxième partie, les structures cérébrales qui paraissent les plus impliquées dans les maladies mentales sont inventoriées (cortex préfrontal, hippocampe, amygdale, thalamus, striatum), avec un bref résumé de leur rôle et des anomalies fonctionnelles et structurales qui ont été retrouvées chez elles en imagerie cérébrale et à l'anatomopathologie. Simultanément sont inventoriés les principaux arguments en faveur de l'hypothèse neurodéveloppementale des maladies mentales. Il ressort néanmoins de l'ensemble de ces données que les véritables causes biologiques des maladies mentales sont toujours inconnues, tant il est évident que l'expression clinique de ces maladies est toujours très largement décalée de ce que l'on connaît des vulnérabilités biologiques qui pourraient favoriser leur mise en place.