Nöronlar, sinir sisteminin temel yapı taşları olan sinir hücreleridir ve birçok açıdan vücudumuzdaki diğer hücrelerle benzerlik gösterirler. Ancak nöronları diğer hücrelerden ayıran en önemli özellik, insan vücudundaki bilgi aktarımını sağlamalarıdır. Çeşitli şekil ve büyüklükte olabilen nöronlar, sinirsel uyarıları kimyasal ve elektriksel yolla iletirler. Hücre gövdeleri oldukça büyüktür ve çekirdekleri burada bulunur. Ayrıca, dendrit ve akson adı verilen uzantıları da mevcuttur. Diğer hücrelerden gelen uyarıları dendrit uçlarından alıp akson uçları sayesinde diğer hücrelere iletirler. Vücutta iletişimi sağlamakla görevli olan bu sinir hücreleri, sinir sisteminin bağımsız en küçük birimidir. Sinir hücreleri arasındaki ilişki, bir devamlılık olarak değil, alışveriş şeklinde gerçekleşir.

Nöronlar ve diğer hücreler, içerisinde genetik bilgi bulunduran bir çekirdeğe sahiptir. Nöronların ve diğer vücut hücrelerinin içinde, hücreyi dış etkilere karşı korumakla görevli bir hücre zarı yer alır. Hem nöronlarda hem de diğer vücut hücrelerinde, hücrenin canlı kalmasını sağlayan mitokondri ve Golgi cisimciği gibi sitoplazma ve organeller bulunur.

Nöronlar, diğer vücut hücrelerine göre doğumdan hemen sonra kendilerini yenileyemezler. Doğal nedenlerle ölen nöronlar yenilenemedikleri için beynin bazı bölgelerinde yer alan sinir hücrelerinin sayısı, yeni doğan bebekte yetişkin bir insana göre daha fazladır. Doğal nedenlerle ölen nöronların yerini yenilerinin almaması bilinen bir gerçek olmasına rağmen, yapılan bazı araştırmalara göre sinir hücreleri birbirleri ile yeni bağlantılar kurup kısmi yenilenmeler oluşturabilmektedir. Nöronlarda bulunan hücre zarı, diğer hücrelere bilgi göndermelerine olanak sağlayacak şekilde oluşmuştur. Diğer hücrelere bilgi alıp göndermeyi sağlayan akson ve dendrit uzantıları arasındaki bağlantı sinaps olarak adlandırılır ve nöronlar diğer nöronlarla iletişim kurabilmek için bu sinapslara nörotransmitter adı verilen bir kimyasal salar.

Nöronlar, duygusal, motor ve internöronlar olarak üçe ayrılırlar:

Nöronların işlevlerini yerine getirebilmeleri için belirli bir enerji gereklidir, bu enerjiyi sağlamak için hücre içinde bulunan mitokondriler önemli bir rol oynar. Ayrıca, nöronlar arasında bilgi aktarımı sırasında oluşan kimyasal sinyallerin düzenlenmesi ve geri alınması, sinir sisteminin sağlıklı işleyişi için kritik öneme sahiptir. Sinir hücrelerinin aralarındaki bağlantılar, öğrenme ve hafıza süreçlerinin temelini oluşturur ve bu süreçler nöroplastisite olarak adlandırılan bir mekanizma ile desteklenir. Nöroplastisite, beynin yeni deneyimlere ve bilgilere uyum sağlayabilme yeteneğidir.