Das Endocannabinoidsystem verfügt über spezifische Rezeptoren, die auf die Interaktion mit Endocannabinoiden, den körpereigenen Substanzen, sowie Phytocannabinoiden, den aus Pflanzen stammenden Substanzen, ausgelegt sind. Diese Rezeptoren sind auf der Zelloberfläche verteilt und beeinflussen verschiedenste biologische Prozesse.

Der Cannabinoid-Rezeptor 1 (CB1) ist vorrangig auf Nervenzellen lokalisiert und spielt eine zentrale Rolle im zentralen Nervensystem, insbesondere im Kleinhirn, in den Basalganglien und im Hippocampus, wo er kognitive Funktionen, Gedächtnis und Motorik beeinflusst. Allerdings ist er auch im peripheren Nervensystem präsent, beispielsweise im Darm, und trägt dort zur Regulierung von Verdauung und Schmerzempfindung bei.

Im Gegensatz dazu ist der Cannabinoid-Rezeptor 2 (CB2) hauptsächlich auf Immunzellen und auf Zellen, die an der Knochenbildung und -resorption beteiligt sind, zu finden. CB2 ist somit vor allem an der Modulation von Entzündungsreaktionen und immunologischen Antworten beteiligt.

Neben CB1 und CB2 gibt es weitere Rezeptoren, die potenziell Teil des Endocannabinoidsystems sind, darunter GPR18, GPR55 und GPR119. Diese werden als „atypische Cannabinoid-Rezeptoren“ bezeichnet. GPR55 beispielsweise spielt eine Rolle bei der Regulation von Blutdruck und Knochendichte, während GPR119 an der Regulierung der Insulinausschüttung und des Appetits beteiligt ist. GPR18 wird mit der Regulierung von Entzündungsprozessen und der Schmerzmodulation in Verbindung gebracht.

Diese Rezeptoren interagieren nicht nur mit Endocannabinoiden, sondern auch mit einer Reihe von natürlichen und synthetischen Liganden, was das therapeutische Potenzial des Endocannabinoidsystems erweitert und für die Entwicklung neuer Medikamente von Interesse macht.