Celulele creierului sunt compuse din aceleași molecule și multe dintre aceleași proteine, precum celelalte celule ale corpului, deși unele celule sunt specializate pentru rolul lor în creier. Neuronii, de exemplu, au trei componente distincte. Soma, sau corpul celular, este similar cu corpurile altor celule și are un nucleu, organele și membrana plasmatică. Un filament lung, care se numește terminal axon, se extinde de la soma neuronilor și poartă mesaje pentru celulă. Mesajele sunt transmise la capătul terminalului prin intermediul unor tendriluri mici numite dendrite. Dendritele sunt separate de alte neuroni printr-un decalaj scurt denumit sinapse.
Celulele gliale se deosebesc de neuroni și sunt în formă de urchini de mare cu un corp central mic și cu mai multe tendințe care se extind spre exterior. Aceste celule înconjoară neuronii și își păstrează pozițiile relative. Acestea acționează pentru a izola neuronii unul de celălalt pentru a preveni scurgerile de semnal și pentru a oferi un suport nutrițional pentru neuronii care suferă de glucoză. Celulele gliale distrug de asemenea agenții patogeni și elimină resturile celulare care s-au acumulat în creier.
