5-HT2A ist im gesamten Zentralnervensystem weit verbreitet. Es wird in der Nähe der meisten serotoninergen, terminalen, reichen Gebiete einschließlich des Neokortex (hauptsächlich präfrontaler, parietaler und somatosensorischer Kortex) und des olfaktorischen Tuberkels exprimiert. Besonders hohe Konzentrationen dieses Rezeptors an den apikalen Dendriten von Pyramidenzellen in Schicht V des Kortex können kognitive Prozesse, Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit modulieren.