[3]​ Este receptor, se hizo notorio por primera vez por su importancia como blanco de drogas psicodélicas serotoninérgicas como el LSD.

Más tarde volvió a cobrar importancia porque también se descubrió que mediaba, al menos en parte, la acción de muchos fármacos antipsicóticos, especialmente los atípicos.

Sin embargo, hay al menos un antagonista en este sitio que ha demostrado regulación por incremento (upregulation) de los receptores 5-HT2A.

Los procesos fisiológicos mediados por el receptor incluyen: La activación del receptor 5-HT2A es necesaria para los efectos de los psicodélicos "clásicos" como LSD, psilocina y mescalina, que actúan como agonistas totales o parciales en este receptor, y representan las tres clases principales de agonistas 5-HT2A, las ergolinas, las triptaminas y las fenetilaminas, respectivamente.

Esto ha llevado al desarrollo de compuestos como el AL-34662 que se espera reduzcan la presión dentro de los ojos pero sin cruzar la barrera hematoencefálica y no produciendo efectos secundarios alucinógenos.

Los compuestos que presentan una selectividad funcional más pronunciada son 2,5-DMA y 2C-N.

Para los agonistas, se observó una correlación lineal muy significativa entre la afinidad de unión y la lipofilia.

[83]​ Se ha encontrado un vínculo débil con un odds ratio de 1,3 entre el polimorfismo T102C y la esquizofrenia.

[85]​ Varios otros estudios se dedicaron a encontrar una asociación del gen con la esquizofrenia, con resultados divergentes.

Sin embargo, es posible que estos estudios individuales no ofrezcan una imagen completa: Una revisión de 2007 que analizó el efecto de diferentes SNPs reportados en estudios separados declaró que "los estudios de asociación genética [de variantes del gen HTR2A con trastornos psiquiátricos] reportan resultados contradictorios y generalmente negativos" sin implicación, pequeños o un papel no replicado para la variante genética del gen.

[87]​ En este estudio se investigaron 768 polimorfismos de nucleótidos simples (SNP) a través de 68 genes y un SNP denominado rs7997012-en el segundo intrón del gen HTR2A mostró una asociación significativa con el resultado del tratamiento.

[90]​ Los receptores 5-HT2A pueden ser visualizados con escáneres de TEP usando el flúor-18-altanserina,[91]​ MDL 100,907[92]​ o [11C]Cimbi-36[49]​[93]​ radioligandos que se unen al neurorreceptor, por ejemplo, un estudio reportó una reducción en la unión de la altanserina particularmente en el hipocampo en pacientes con trastorno depresivo mayor.

Estas células necesitan expresar tanto el componente de ácido siálico ligado al alfa 2-6 del receptor 5-HT2A como la endocitosa JCV.