神経膠腫には，星細胞腫，乏突起膠腫，髄芽腫，および上衣腫が含まれる。多くの神経膠腫はびまん性かつ不規則性に脳組織に浸潤する。
星細胞腫は最も頻度の高い神経膠腫である。悪性度の低い順に以下のように分類される：
低悪性度星細胞腫または退形成性星細胞腫は，より若年の患者に発生する傾向があり，膠芽腫に進行することもある（二次性膠芽腫）。膠芽腫は染色体構成が不均一な細胞で構成される。通常は中年または高齢者において，de novo腫瘍（原発性膠芽腫）として発生しうる。原発性膠芽腫と二次性膠芽腫には，それぞれ明確に異なる遺伝学的特徴があるが，これは腫瘍の進行に従って変化しうる。星細胞腫の中には乏突起膠腫細胞を含むものもあり，そのような腫瘍（乏突起星細胞腫と呼ばれる）を有する患者は，純粋な星細胞腫の患者と比べて予後良好である。
乏突起膠腫は最も良性の神経膠腫の1つである。主に大脳皮質，特に前頭葉を侵す。乏突起膠腫の中には，1番染色体短腕の欠損（1p欠損），19番染色体長腕の欠損（19q欠損），またはその両方を特徴とするものがある。これらの欠損がみられる場合は，より生存期間が長く，放射線療法および化学療法に対する反応が良好と予測される。退形成性乏突起膠腫は，より悪性度の高い乏突起膠腫の形態であり，その点を考慮して管理する。
髄芽腫および上衣腫は，通常は第4脳室付近に発生する。髄芽腫は主に小児および若年成人に生じる。上衣腫はまれな腫瘍であり，主に小児に発生する。いずれの腫瘍も閉塞性水頭症の素因になる。
症状と徴候は部位によって異なる（ 脳腫瘍の一般的な局在症候を参照のこと）。診断はその他の脳腫瘍の場合と同じである。
治療
退形成性星細胞腫および膠芽腫
治療としては，腫瘍量を減らすために手術，放射線療法，および化学療法を行う。できるだけ多くの腫瘍を切除する手術は，安全であり，生存期間を延長し，神経機能を改善する。
手術後には，腫瘍に対する最大線量（6週間かけて60Gy）で放射線療法を施行する；原体照射療法（腫瘍のみを標的とし，正常な脳組織を温存する方法）を用いるのが理想的である。
膠芽腫に対しては，現在，テモゾロミドによる化学療法が放射線療法と併用でルーチンに行われている。用量は75mg/m2/日で（放射線照射が行われない週末も含めて）42日間，次の1カ月間は150mg/m2，経口，1日1回で月5日，さらにその後の数カ月間は200mg/m2，経口，1日1回で月5日とし，全体で計6～12カ月間継続する。テモゾロミドによる治療中は，Pneumocystis jirovecii肺炎を予防するため，トリメトプリム/スルファメトキサゾール800mg/160mgを週3回投与する。
化学療法を受けている患者では，様々な間隔で血算を行う必要がある。
一部の患者では外科的切除中に化学療法用のウエハーのインプラントが適切となる場合もある。
研究段階の治療法（例，定位放射線手術，新規化学療法薬，遺伝子または免疫療法，放射線療法とテモゾロミドの併用）も考慮すべきである。
従来の集学的治療での膠芽腫患者の生存率は，1年後で50％，2年後で25％，5年後で10～15％である。以下の症例は予後が比較的良好である：
標準治療を行った場合の生存期間中央値は，退形成性星細胞腫の患者で約30カ月，膠芽腫の患者で約15カ月である。
低悪性度星細胞腫
乏突起膠腫
髄芽腫
治療は，約35Gyの全脳照射，15Gyの後頭蓋窩ブースト照射，および約35Gyの脊髄照射による。化学療法は補助療法として，また再発例に対して用いられることがある。特定の患者に効果的な薬剤がいくつかあり，具体的には，ニトロソウレア系薬剤，プロカルバジン，ビンクリスチン（単独使用または他剤との併用），メトトレキサートの髄腔内投与，多剤併用化学療法（例，メクロレタミン + ビンクリスチン［Oncovin］+ プロカルバジン + プレドニゾン［MOPP］），シスプラチン，カルボプラチンなどがある。しかしながら，いずれのレジメンも一貫して効果的となるわけではない。
治療した場合の生存率は，5年で50％以上，10年で約40％である。
