A função dos neurônios no cérebro é processar a entrada interna e externa recebida pelo corpo humano e garantir que o corpo continue funcionando corretamente. Os neurônios individuais não desempenham essa função sozinhos, mas o coletivo de neurônios trabalhando juntos no cérebro lida com todos os estímulos vindos de dentro e de fora do corpo. Cada neurônio é uma célula eletricamente excitável que passa informações a outros neurônios através de sinais químicos e elétricos, e os sinais combinados de grupos de neurônios no cérebro permitem respostas cuidadosamente processadas à entrada.
Ao transferir sinais entre si, os neurônios do cérebro dependem de dados químicos e elétricos. Os sinais químicos são transmitidos entre os neurônios por meio de neurotransmissores, que são pequenas moléculas que passam de um neurônio para outro para continuar um caminho. Sinais elétricos transmitem dados através dos próprios neurônios, viajando desde sua origem em receptores chamados dendritos até chegarem ao final do neurônio, onde a sinalização química deve assumir o controle. Muitos distúrbios humanos, alguns tratáveis e outros debilitantes, são o resultado de erros na transmissão de sinais elétricos ou químicos entre os neurônios no cérebro.
Todos os neurônios no cérebro são estruturalmente semelhantes, embora diferentes regiões do cérebro possam ter estruturas neuronais ligeiramente diferentes. As diferentes estruturas dão a grupos específicos de neurônios capacidades específicas, e é por isso que diferentes áreas do cérebro são especializadas em tarefas diferentes. Por exemplo, o córtex visual lida com a entrada dos olhos e o córtex motor lida com o movimento. Cada área do cérebro é especializada em algo, e as diferentes áreas do cérebro geralmente trabalham juntas em tarefas rotineiras. Existe um equívoco comum na cultura popular de que os humanos usam apenas uma pequena fração de seus cérebros, mas isso não é verdade; todo o cérebro é constantemente utilizado diariamente.
A ciência mostrou que os neurônios no cérebro são muito mais adaptáveis do que se pensava anteriormente. Por muitos anos, acreditava-se que, se ocorresse algum dano ao cérebro, a função dos neurônios afetados seria perdida de forma permanente e irreversível. Uma infinidade de estudos mais recentes mostrou que o cérebro exibe a capacidade de redirecionar funções através de vias neurais alternativas, conhecidas como plasticidade. Algumas pessoas com danos nos centros visuais do cérebro ainda podem ver, e algumas pessoas com metade do cérebro em falta podem funcionar de maneira relativamente normal.