Excitotoxicita je patologický proces, při kterém dochází k poškození a usmrcení neuronů v důsledku nadměrné aktivace receptorů pro excitační neurotransmiter glutamát, jako jsou NMDA receptor a AMPA receptor. Excitotoxiny, jako je NMDA a kyselina kainová, které se vážou na tyto receptory, stejně jako patologicky vysoké hladiny glutamátu, mohou způsobit excitotoxicitu tím, že umožní vstup vysokých hladin vápenatých iontů (Ca++) do buňky. Příliv Ca++ do buněk aktivuje řadu enzymů, včetně fosfolipáz, endonukleáz a proteáz, jako je kalpain. Tyto enzymy dále poškozují buněčné struktury, jako jsou součásti cytoskeletu, membrány a DNA.
Excitotoxicita se může podílet na mrtvici, traumatickém poškození mozku a neurodegenerativních onemocněních centrálního nervového systému (CNS), jako je autismus, roztroušená skleróza, Alzheimerova choroba, amyotrofická laterální skleróza (ALS), fibromyalgie, tinnitus, Parkinsonova choroba a Huntingtonova choroba. Dalšími běžnými stavy, které způsobují nadměrnou koncentraci glutamátu v okolí neuronů, jsou hypoglykémie a status epilepticus.