Les cellules nerveuses, ou neurones, reçoivent des signaux électrochimiques, les traitent et les transmettent à d'autres cellules. Le plus souvent, ce sont d'autres neurones, mais les cellules nerveuses signalent les cellules musculaires et d'autres cellules actives du corps également. Les cellules nerveuses sensorielles réagissent également à leur environnement, envoyant des signaux au système nerveux central en réponse aux changements.
Les cellules nerveuses ont quatre parties de base. Chacun possède une série de récepteurs ramifiés, appelés dendrites, qui détectent les impulsions nerveuses entrantes ou d'autres changements dans l'environnement. Le corps cellulaire contient le noyau et traite le stimulus pour envoyer son propre signal. Ce signal est envoyé le long de l'axone, une extension longue, parfois très longue, de la cellule qui agit comme un fil pour le signal. L'axone se termine par ce que l'on appelle le faisceau terminal, qui interagit avec la prochaine cellule nerveuse de la chaîne.
Les cellules nerveuses transmettent des signaux via une réaction en chaîne de potentiels d'action électronique. Certaines particules chargées entrent et sortent de l'axone dans une réaction en chaîne rapide. Cette action est très rapide, mais pas aussi rapide qu'un courant électrique normal traversant un fil métallique. Cependant, pour transmettre de manière cohérente sur une longue distance, les axones doivent être isolés comme un fil. Les gaines de myéline, constituées de composés de type cholestérol, servent à cet effet.