Beyindeki nöronların işlevi, insan vücudunun aldığı iç ve dış girdileri işlemek ve vücudun düzgün çalışmaya devam etmesini sağlamaktır. Bireysel nöronlar bu işlevi kendi başlarına yerine getirmezler, ancak beyinde birlikte çalışan nöronlar topluluğu, vücudun içinden ve dışından gelen tüm uyaranları işler. Her bir nöron, kimyasal ve elektriksel sinyaller vasıtasıyla diğer nöronlara bilgi ileten, elektriksel olarak uyarılabilir bir hücredir ve beyindeki nöron gruplarının birleşik sinyalleri, girdilerin dikkatlice işlenmiş tepkilerine izin verir.
Birbirleri arasında sinyal aktarırken, beyindeki nöronlar hem kimyasal hem de elektriksel verilere dayanır. Kimyasal sinyaller, bir yola devam etmek için bir nörondan diğerine sürüklenen küçük moleküller olan nörotransmiterler yoluyla nöronlar arasında iletilir. Elektriksel sinyaller nöronların kendileri aracılığıyla veri iletir, alıcıların dendrit denilen alıcılardaki kökenlerinden, kimyasal sinyalin üstleneceği nöronun sonuna ulaşana kadar seyahat eder. Bazı tedavi edilebilir ve bazıları zayıflatıcı olan birçok insan bozukluğu, beyindeki nöronlar arasındaki elektriksel ya da kimyasal sinyal iletimindeki hataların sonucudur.
Beyindeki tüm nöronlar yapısal olarak benzerdir, ancak beynin farklı bölgeleri biraz farklı nöronal yapılara sahip olabilir. Farklı yapılar belirli nöron gruplarına belirli yetenekler verir, bu yüzden beynin farklı alanları farklı görevler için uzmanlaşmıştır. Örneğin, görsel korteks gözlerden girişi ve motor korteks hareketi işler. Beynin her bölgesi bir şey için uzmanlaşmıştır ve beynin farklı alanları genellikle rutin görevlerde birlikte çalışır. Popüler kültürde, insanların beyinlerinin sadece küçük bir kısmını kullandıkları yönünde yaygın bir yanılgı vardır, ancak bu aslında doğru değildir; tüm beyin sürekli olarak günlük olarak kullanmaya koyulur.
Bilim, beyindeki nöronların daha önce inanıldığından çok daha fazla uyarlanabilir olduğunu göstermiştir. Uzun yıllar boyunca, beyinde herhangi bir hasar meydana gelirse, etkilenen bu nöronların işlevlerinin kalıcı ve geri dönüşümsüz olarak kaybedileceğine inanılıyordu. Daha birçok yeni araştırma, beynin, plastiklik olarak bilinen alternatif nöral yolaklar olsa da, işlevleri yeniden yönlendirme yeteneğini gösterdiğini göstermiştir. Beynin görme merkezlerine zarar veren bazı insanlar hala görebilir ve beyinlerinin yarısı eksik olan bazı insanlar göreceli olarak normal şekilde çalışabilir.
