神经系统的基本组成单位是神经细胞（神经元）。神经细胞由一个大的神经胞体和两种神经纤维构成。
通常，神经在一个方向上传输电脉冲，从一个神经细胞(也称为神经元)的脉冲发送轴突到下一个神经细胞的脉冲接收树突。在神经细胞的连接点（突触），轴突分泌少量化学信使（神经递质）。神经递质触发下一个神经细胞树突上的受体产生新的电流。不同类型的神经通过不同的神经递质在突触间传递信号。一些冲动刺激下一个神经细胞，而另一些则抑制它。
脑和脊髓还含有一部分支持细胞，称为胶质细胞。有如下几种类型：
脑和脊髓由灰质和白质构成。
灰质由神经胞体、树突和轴突、胶质细胞及毛细血管（人体最小的血管）构成。
白质包含相对较少的神经元，主要由包裹着许多层髓鞘的轴突和构成髓鞘的少突胶质细胞组成。髓鞘使白质呈白色。（髓鞘可加快神经信号的传导—{blank} 神经。）
神经细胞可以增加或减少它们与其它神经细胞之间连接的数量。这或许可以部分解释人类进行学习、适应以及记忆的过程。但脑和脊髓都极少生成新的神经细胞。海马是一个例外，海马是参与记忆形成的脑区。
神经系统是一个极其复杂的通讯系统，它可以同时发出或接收大量的信号。不过，神经系统对疾病以及外伤的抵抗力却很脆弱，例如：
