Funkcija neurona u mozgu je da obrađuju unutarnje i vanjske podatke koje prima ljudsko tijelo i osiguravaju da tijelo nastavi ispravno funkcionirati. Pojedinačni neuroni ne obavljaju ovu funkciju sami, ali skup neurona koji rade zajedno u mozgu upravlja svim podražajima koji dolaze iznutra i izvan tijela. Svaki neuron je električni podražljiva stanica koja prenosi informacije drugim neuronima putem kemijskih i električnih signala, a kombinirani signali neuronskih skupina u mozgu omogućuju pažljivo obrađene odgovore na ulaz.
Kada međusobno prenose signale, neuroni u mozgu oslanjaju se i na kemijske i na električne podatke. Kemijski signali se prenose između neurona putem neurotransmitera, koji su male molekule koje se kreću od jednog neurona do drugog kako bi nastavili svoj put. Električni signali prenose podatke kroz same neurone, putujući od svog porijekla u prijemnicima zvanim dendriti dok ne stignu do kraja neurona, gdje kemijska signalizacija mora preuzeti. Mnogi ljudski poremećaji, neki izlječivi, a drugi iscrpljujući, rezultat su pogrešaka u prijenosu električnih ili kemijskih signala među neuronima u mozgu.
Svi neuroni u mozgu strukturno su slični, iako različite regije mozga mogu imati neznatno različite neuronske strukture. Različite strukture daju određenim skupinama neurona posebne sposobnosti, zbog čega su različita područja mozga specijalizirana za različite zadatke. Na primjer, vizualni korteks upravlja unosom iz očiju, a motorni korteks upravlja pokretima. Svako područje mozga specijalizirano je za nešto, a različita područja mozga često rade zajedno u rutinskim zadacima. U popularnoj kulturi postoji uobičajena zabluda da ljudi koriste samo mali dio svog mozga, ali to zapravo nije točno; cijeli mozak dosljedno se svakodnevno koristi.
Znanost je pokazala da su neuroni u mozgu daleko prilagodljiviji nego što se prije vjerovalo. Dugi niz godina vjerovalo se da će, ako dođe do bilo kakvog oštećenja mozga, funkcija zahvaćenih neurona biti trajno i nepovratno izgubljena. Mnoštvo novijih studija pokazalo je da mozak pokazuje sposobnost preusmjeravanja funkcija kroz alternativne neuralne putove, poznate kao plastičnost. Neki ljudi s oštećenjem vidnih centara mozga i dalje mogu vidjeti, a neki ljudi kojima nedostaje polovica mozga mogu funkcionirati relativno normalno.