El sistema nerviós es compon essencialment de dues menes de cèl·lules: les neurones i les cèl·lules de la glia o neuròglia. Les neurones són les cèl·lules que desencadenen i transmeten els impulsos nerviosos. Les cèl·lules de la glia són les que formen l’estructura dels òrgans nerviosos; tenen funcions de sosteniment i aïllament de les neurones, i també de protecció i nutrició neuronals.
Les neurones són les principals cèl·lules del sistema nerviós. En l’ésser humà, hi ha uns 16 000 milions de neurones repartides en les diverses parts del sistema nerviós. Bé que n’hi ha de moltes varietats, totes les neurones tenen la mateixa estructura fonamental; bàsicament, consten d’un cos cel·lular i prolongacions.
El cos cel·lular o pericarió presenta una grandària variable, de 6 µ a 150 µ. Pot tenir una forma poligonal o triangular, o bé ésser ovoide o fusiforme. Al seu interior es localitza el nucli de la cèl·lula, és a dir, el conjunt de substàncies fonamentals que regulen el funcionament i la reproducció de les cèl·lules. Quan el desenvolupament embrionari ja ha acabat, les neurones no es reprodueixen, i llur nombre roman estable durant tota la vida. Encara que no es reprodueixin, però, aquestes cèl·lules tenen un nucli molt gros que regula la gran activitat metabòlica necessària per a l’elaboració i la transmissió d’impulsos nerviosos. Al voltant del nucli, hi ha diverses organel·les on se sintetitzen proteïnes i es realitzen altres funcions cel·lulars. Una part important de les proteïnes sintetitzades en aquestes estructures és distribuïda cap a les prolongacions de la cèl·lula, on intervenen en la transmissió de l’impuls nerviós. La part de la cèl·lula que envolta el nucli és solcada per una trama de filaments fins o neurofíbril·les, de funció desconeguda. En algunes neurones hi ha pigments, com ara melanina.
Les neurones presenten dos tipus de prolongacions: dendrites i neurita o axó. Les dendrites són les prolongacions per on l’impuls nerviós entra al cos cel·lular. Solen ésser curtes, de base ampla i acaben amb ramificacions arborescents. Llur nombre és molt variable. Hi ha neurones que tenen desenes de dendrites, i d’altres, en canvi, no en tenen. L’estructura i el contingut d’aquestes dendrites són similars als del cos cel·lular.
L’axó o neurita és una prolongació única de la neurona a través de la qual l’impuls nerviós és transmès des del cos cel·lular a d’altres cèl·lules nervioses o altres òrgans del cos. En general, presenten una base d’inserció al cos cel·lular més estreta que la de les dendrites, i llur diàmetre és força constant. Llur longitud, en canvi, oscil·la des de fraccions de mil·límetres fins a diversos centímetres o més d’un metre. Hi ha axons que presenten branques col·laterals que emergeixen del tronc principal en angle recte. Tant les branques col·laterals com el tronc principal acaben en forma ramificada i estableixen contacte amb les dendrites o el cos cel·lular d’altres neurones, o amb músculs o òrgans interns.
Les cèl·lules de la glia o neuròglia són cèl·lules especialitzades del sistema nerviós que no intervenen en la generació i la propagació d’impulsos nerviosos. Contribueixen a formar l’estructura del sistema nerviós i col·laboren en la nutrició i l’eliminació de substàncies de rebuig cel·lulars. Al contrari de les neurones, les cèl·lules de la glia sí que es reprodueixen. Hom diferencia fonamentalment tres tipus de cèl·lules de la glia: astròcits o macròglia, oligodendròglia i micròglia. Els astròcits són cèl·lules de forma estrellada que enllacen els diversos elements que componen el sistema nerviós. Llurs prolongacions uneixen els capil·lars sanguinis entre si o els capil·lars amb les neurones. Les cèl·lules de la micròglia són més petites, mòbils i capaces d’ingerir substàncies estranyes i matèries de rebuig cel·lulars; tenen una funció defensiva i es desplacen als punts del sistema nerviós on es produeix una lesió. Les cèl·lules de l’oligodendròglia són d’una grandària intermèdia entre les dues anteriors. Fonamentalment, constitueixen unes prolongacions que embolcallen alguns axons donant diverses voltes. Així, formen una sèrie de capes concèntriques anomenades beina de Schwann. Aquest embolcall conté mielina, una substància grassa de propietats aïllants. La beina de Schwann no és contínua al llarg de tot l’axó, sinó que s’interromp periòdicament tot formant els nòduls de Ranvier.
La mielina té un color molt blanc que contrasta amb el color dels cossos neuronals, que són d’un color grisos. Per aquesta raó, les parts del sistema nerviós on predominen els cossos neuronals són de color gris, i són anomenades substància grisa, mentre que les zones on predominen les fibres nervioses cobertes de mielina són de color blanquinós, i reben el nom de substància blanca.