軸 索 の 一部 に は 、 グリア 細胞 が 巻き つい て 出来 た 髄 鞘 （ ミエ リン ） と 呼ば れる 構造 を 持つ もの が ある 。

髄 鞘 の ある 軸 索 を 有 髄 線維 、 ない 軸 索 を 無 髄 線維 と 呼ぶ 。

軸 索 の 先端 は 他 の 細胞 と 接続 し て シナプス を 形成 する 。

軸 索 の シナプス 結合 部 は やや 膨大 し て おり 、 これ を シナプス 前 終末 （ presynaptic terminal ） と 呼ぶ 。

シナプス 前 終末 に は 神経 伝達 物質 を 貯蔵 し て いる シナプス 小 胞 、 電位 依存 性 の カルシウムイオンチャネル 、 神経 伝達 物質 を 回収 する ため の トランス ポーター 、 および シナプス 後 細胞 から の フィードバック や シナプス 前 抑制 など の 役割 を 受け持つ 各種 の 受容 体 が 存在 し 、 これ によって 軸 索 は シナプス を通じて 他 の 細胞 に 信号 を 伝達 する 。

一つ の 神経 細胞 に 、 軸 索 は 基本 的 に は 一 本 しか ない が 、 樹 状 突起 は 何 本 も あり うる 。

軸 索 と の 区別 の 一つ の 指標 として 、 樹 状 突起 に は 小 胞体 や リボソーム が 存在 する が 、 軸 索 に は ほとんど 無い こと が あげ られる 。

神経 細胞 は 長い 軸 索 を 持つ こと が 多い が 、 細胞 体 で 生産 さ れ た 物質 が 拡散 によって 軸 索 先端 に まで 達する に は 時間 が かかり 、 主 に 微小 管 上 の モーター タンパク によって 能動 的 に 軸 索 先端 に 輸送 さ れる 。

神経 細胞 は 分化 が 進む とともに 、 軸 索 誘導 によって 特定 の 位置 に ある 神経 細胞 が 特定 の 細胞 に 軸 索 を 伸ばし 、 シナプス を 形成 し て 神経 回路 を 形成 し て いく 。

軸 索 を 誘導 する 因子 として 、 標的 細胞 側 から 出さ れる 特定 の 化学 物質 が 関与 し て いる と 言わ れ て いる 。

しかし 、 末梢 神経 の 場合 に は 、 細胞 体 が 生き て いれ ば 、 再び 軸 索 を 伸ばし て 目的 細胞 と の 結合 を 回復 できる こと が 多い 。

しかし 局所 的 に は 形態 の 違い 、 すなわち 軸 索 の 伸びる 先 や 樹 状 突起 の 持つ シナプス 数 は 機能 の 違い を 反映 し て いる と 仮定 し た 研究 が 多い 。

終 脳 （ 大脳 ） は 見た目 の 色 で 表面 の 灰 白 質 と 内部 の 白 質 に 分け られる が 、 細胞 体 は 主 に 灰 白 質 に あり 、 白 質 は そこ から 伸び た 軸 索 が 束 に なっ た もの が 主 で ある 。

ただし 原 索 動物 を 除く 。

脊索 動物 の うち 、 脊椎動物 と 同様 の 管状 神経 系 を もつ 原 索 動物 （ 頭 索 動物 ・ 尾 索 動物 の 総称 ） で は 、 神経 管 から 分化 する 神経 索 が 存在 する 。

神経 索 は 中枢 神経 系 に 含ま れ 、 感覚 細胞 は 最前 部 に 集中 し 、 脳 室 と 呼ば れる もの が 存在 （ ナメクジ ウオ など ） する が 、 明確 な ｢ 脳 ｣ 構造 は 原 索 動物 で は あまり み られ ない （ ホヤ の 幼生 （ 遊泳 性 ） の 場合 など 、 場合 によって 脳 と 呼ば れる こと も ある ） 。

脳 、 神経 系 に コレステロール 全量 の 1 / 3 も 多く 含ま れ て いる が 、 神経 細胞 から 伸び た 神経 伝達 を 司っ て いる 軸 索 を 覆っ て いる ミエ リン 鞘 に コレステロール が 大量 に 含ま れ て いる ため で ある 。

神経 細胞 は 、 軸 索 や 樹 状 突起 など の 凹凸 の 多い 入り組ん だ 構造 を 有し て いる ため 、 膜 成分 が 極端 に 多く なっ て いる { 信頼 性 要 検証 | date = 2012 年 10 月 }。

DHA は 、 神経 細胞 の 細胞 膜 を 柔らかく し 、 樹 状 突起 を 増やし たり 、 軸 索 の 成長 を 促し て 脳 ・ 神経 系 の 健全 性 を 保つ { 信頼 性 要 検証 | date = 2012 年 10 月 }。

化学 シナプス の 基本 的 構造 は 、 神経 細胞 の 軸 索 の 先端 が 他 の 細胞 （ 神経 細胞 の 樹 状 突起 や 筋 線維 ） と 20 nm 程度 の 隙間 （ シナプス 間隙 ） を 空け て 、 シナプス 接着 分子 によって 細胞 接着 し て いる 状態 で ある 。