Bien qu'il existe plus de 10 000 types spécifiques de neurones, les trois classifications générales sont les neurones sensoriels, les motoneurones et les interneurones. Les neurones sensoriels envoient des signaux de l'extérieur du corps au système nerveux central, les motoneurones transmettent des signaux pour activer les muscles et les glandes, et les interneurones agissent comme des connecteurs entre les neurones.
Les neurones sensoriels informent le système nerveux central des stimuli extérieurs à travers les sens du toucher, de la vue, de l'ouïe, du goût et de l'odorat. En provoquant la contraction et la relaxation des muscles, les motoneurones permettent des fonctions musculaires involontaires telles que les battements du cœur et le passage des aliments dans les intestins, ainsi que la fonction volontaire des muscles squelettiques. Les interneurones forment les connexions qui permettent la communication entre les neurones sensoriels et les motoneurones et remplissent également de nombreuses autres fonctions de signalisation complexes au sein du système nerveux.
Le cerveau n'est pas toujours impliqué dans la transmission du signal entre les neurones. Dans une voie réflexe monosynaptique, telle qu'un réflexe rotulien, les neurones sensoriels transmettent des messages directement aux motoneurones, qui stimulent les muscles des jambes à réagir automatiquement. À mesure que les tâches augmentent en complexité, les voies deviennent plus compliquées et le cerveau entre en jeu. Pour traiter toutes ces informations, les scientifiques estiment que le cerveau humain contient environ 200 milliards de neurones.