Aivojen neuronien tehtävänä on käsitellä ihmiskehon vastaanottamaa sisäistä ja ulkoista panosta ja varmistaa, että keho toimii edelleen kunnolla. Yksittäiset neuronit eivät suorita tätä toimintoa yksin, mutta aivoissa yhdessä toimiva neuroniryhmä hoitaa kaikki kehon sisältä ja ulkopuolelta tulevat ärsykkeet. Jokainen neuroni on sähköisesti herättävä solu, joka välittää tietoa muille neuroneille kemiallisten ja sähköisten signaalien kautta, ja aivojen neuroniryhmien yhdistetyt signaalit mahdollistavat huolellisesti käsitellyt vastaukset syöttöön.
Kun signaaleja siirretään toistensa välillä, aivojen neuronit luottavat sekä kemiallisiin että sähköisiin tietoihin. Kemialliset signaalit välitetään neuronien välillä välittäjäaineiden välityksellä, jotka ovat pieniä molekyylejä, jotka ajautuvat neuronista toiseen jatkaakseen reittiä. Sähköiset signaalit välittävät tietoja itse neuronien kautta ja kulkevat niiden alkuperästä dendriiteiksi kutsutuissa vastaanottimissa, kunnes ne saavuttavat neuronin lopun, jossa kemiallisen signaloinnin on otettava valta. Monet ihmisen häiriöt, jotkut hoidettavissa ja toiset heikentävät, ovat seurausta virheistä sähköisessä tai kemiallisessa signaalinsiirrossa aivojen neuronien välillä.
Kaikki aivojen neuronit ovat rakenteellisesti samankaltaisia, vaikka aivojen eri alueilla voi olla hieman erilaisia hermosolujen rakenteita. Eri rakenteet antavat tietyille neuroniryhmille erityisiä kykyjä, minkä vuoksi aivojen eri alueet ovat erikoistuneet eri tehtäviin. Esimerkiksi visuaalinen aivokuori käsittelee silmien tuloa ja motorinen kuori liikettä. Jokainen aivojen alue on erikoistunut johonkin, ja aivojen eri alueet toimivat usein yhdessä rutiinitehtävissä. Populaarikulttuurissa on yleinen väärinkäsitys, että ihmiset käyttävät vain pientä osaa aivoistaan, mutta tämä ei itse asiassa ole totta; koko aivot otetaan jatkuvasti käyttöön päivittäin.
Tiede on osoittanut, että aivojen neuronit ovat paljon sopeutuvampia kuin aiemmin uskottiin. Monien vuosien ajan uskottiin, että jos jokin aivovaurio sattuisi, kyseisten hermosolujen toiminta menetettäisiin pysyvästi ja peruuttamattomasti. Lukuisat uudemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että aivot näyttävät kykynsä ohjata toimintoja vaihtoehtoisten hermoreittien kautta, jotka tunnetaan plastisuutena. Jotkut ihmiset, joilla on vaurioita aivojen näkökeskuksissa, näkevät edelleen, ja jotkut, joilla on puolet aivoista, voivat toimia suhteellisen normaalisti.