Der Aufbau einer Nervenzelle ist von ihrer Funktion abhängig und daher sehr variabel. Im Folgenden wird dieser beispielhaft anhand einer peripheren Nervenzelle beschrieben.

Wie fast alle anderen Zellen unseres Körpers besitzt eine Nervenzelle ein Soma (Zellkörper) mit Zellkern und den übrigen Zellorganellen. Dieses stellt den Mittelpunkt einer Nervenzelle dar. Von dem Soma ausgehend, lassen sich verschiedene Strukturen beschreiben. Im Folgenden werden diese Strukturen im Zusammenhang mit ihrer Funktion erklärt.

Die Grundfunktion einer Nervenzelle ist es, verschiedene Informationen aufzunehmen, diese in einen Impulscode zu verrechnen und schließlich diese Impulse weiterzuleiten. Empfänger können entweder andere Nervenzellen, aber auch Muskel- oder Drüsenzellen sein. Es gibt demnach 3 Verarbeitungsschritte:

1. Integration/Impulsaufnahme: Eine Nervenzelle muss Informationen, die sie erhalten soll, aufnehmen können. Dazu besitzt sie Dendriten. Diese strahlen mit feinen Verästelungen vom Soma aus und stellen eine Ansatzstelle für andere Neurone oder Reize der Umwelt dar. Die aufgenommenen Reize laufen am Soma zusammen, wo sie verrechnet werden.
2. Impulsentstehung: Die zu einem Gesamtsignal verrechneten Reize laufen vom Soma aus zum Axonhügel. Dieser stellt die Ursprungsstelle des Axons und gleichzeitig die von Aktionspotentialen dar. Hier bündeln sich also schließlich alle Signale und werden zu einem Impulscode aus Aktionspotentialen verrechnet.
3. Impulsweiterleitung: Die Aktionspotentiale müssen nun möglichst schnell und ohne Datenverlust ihre Zielzelle erreichen. Dazu gibt es das Axon. Dieses kann teilweise sehr lang sein, führt aber immer nur zu einer Zielregion, wo es mehrere Zellen erreichen kann. Die Zielzellen erreicht es mit den sogenannten Endknöpfchen. Diese bilden den präsynaptischen Teil einer Synapse und enthalten funktionsspezifische Neurotransmitter.

Um die Informationen ohne Informationsverlust und besonders schnell zu transportieren, besitzen Nervenzellen des somatischen und zentralen Nervensystems (ZNS) eine Isolationsschicht um das Axon. Im somatischen Nervensystem wird diese aus den Schwann-Zellen gebildet. Ein Axon wird dabei von mehreren Schwann-Zellen ummantelt, jedoch ummantelt eine Schwann-Zelle nur ein Axon. Die Abschnitte zwischen zwei Schwann-Zellen nennt man Ranvier-Schnürringe, welche für die Erklärung der Erregungsweiterleitung noch wichtig werden. Im ZNS wird diese Isolierschicht von den sogenannten Oligodendrozyten gebildet. Der Unterschied dabei ist, dass diese nicht nur ein Axon erreichen, sondern an der Myelinisierung von bis zu 40 Axonen beteiligt sind. Jedes Axon ist aber von mehreren Oligodendrozyten ummantelt. Beide Arten von Zellen produzieren den isolierenden Stoff Myelin, weswegen auch von einer Myelinscheide gesprochen wird.