5-HT2A est largement exprimé dans tout le système nerveux central. Il est exprimé près de la plupart des zones riches en extrémité sérotoninergique, y compris le néocortex (principalement le cortex préfrontal, pariétal et somatosensoriel) et le tubercule olfactif. Des concentrations particulièrement élevées de ce récepteur sur les dendrites apicales des cellules pyramidales dans la couche V du cortex peuvent moduler les processus cognitifs, la mémoire de travail et l'attention.