GABA được tổng hợp chủ yếu từ glutamate thông qua enzyme glutamate decarboxylase (GAD) với pyridoxal phosphate (dạng hoạt động của vitamin B6) dưới dạng đồng yếu tố. Quá trình này chuyển đổi glutamate (chất dẫn truyền thần kinh kích thích chính) thành GABA (chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính).[41][42]

GABA cũng có thể được tổng hợp từ putrescine [43][44] bởi diamine oxidease và aldehyd dehydrogenase.

Theo truyền thống, người ta cho rằng GABA ngoại sinh không xâm nhập vào hàng rào máu não,[45] tuy nhiên nghiên cứu hiện tại [46] chỉ ra rằng có thể, hoặc GABA ngoại sinh (tức là dưới dạng bổ sung dinh dưỡng) có thể gây ra tác dụng GABAergic trên hệ thống thần kinh ruột giúp kích thích sản xuất GABA nội sinh. Sự tham gia trực tiếp của GABA vào chu trình glutamine-glutamate đưa ra câu hỏi liệu GABA có thể xuyên qua hàng rào máu não có phần gây hiểu lầm hay không, bởi vì cả glutamate và glutamine đều có thể tự do vượt qua hàng rào và chuyển thành GABA trong não.