Selv om forholdet mellom nevroner - cellene som utgjør nervesystemet - er ekstremt komplekse, deler alle disse cellene en felles grunnleggende struktur: de består av en cellekropp som inneholder en kjerne og prosesser - ett akson og en eller flere dendritter. Nevroner varierer sterkt i formen til cellekroppen og i lengden, antallet og graden av forgrening av aksoner og dendritter.
Nevroner er delt inn i sensitive (sensoriske), motoriske og interkalære. I sensoriske nevroner er dendritter koblet til reseptorer, og aksoner er koblet til andre nevroner; i motoriske nevroner er dendritter koblet til andre nevroner, og aksoner er koblet til en effektor; I interneuroner kobles både dendritter og aksoner til andre nevroner.
Den enkleste banen som en nerveimpuls kan bevege seg langs består av tre nevroner: en sensorisk, en intercalary og en motorisk. Nervestammer, eller nerver, består av et stort antall aksoner og dendritter forent i en felles bindevevsskjede.
Cellelegemene til nevroner og deres prosesser er ikke spredt tilfeldig, men danner klynger som kalles ganglier hvis de er plassert utenfor hjernen og ryggmargen, og nervesentre hvis de er lokalisert i hjernen eller ryggmargen.
Aksonet eller dendritten er dekket, i tillegg til cellemembranen, av en eller to flere skjeder: det ytre nevrilemmaet og det indre myelinskjeden. Nevrilemmaet består av celler. Myelinskjeden er laget av et ikke-cellulært, fettlignende materiale som gjør at nervene den dekker ser hvite ut.
Myelinskjeden ser ut til å øke hastigheten på nerveimpulser. Hos mennesker går en nerveimpuls langs myelinfiberen med en hastighet på ca. 100 m/sek, og langs nerver med en tynn myelinskjede med en hastighet på 7-15 m/sek.
Nevrilemmaet ser ut til å spille en viss rolle i regenereringen av avkuttede nervefibre. Ved fiberbrudd, hvis endene av nervestammen er koblet sammen, kan nervefibrene vokse inn i nevrilemmarørene til de degenererte fibrene og gjenopprette de tapte funksjonene.