由于神经系统由众多的神经元组成，神经元与神经元又通过突触建立联系，而每个神经元又有大量的突触，于是便构成了极端复杂的信息传递和加工的神经回路（nerve circuitry）。单个神经元极少单独地执行某种功能，神经回路才是脑内信息处理的基本单位。

最简单的神经回路就是反射弧（reflex arc），它一般由感受器、传入神经、神经系统的中枢部位、传出神经以及效应器五个基本部分组成（见下图）。

一定的刺激作用于感受器，使感受器产生兴奋，兴奋以神经冲动的方式经传入神经传向中枢，经过中枢处理加工后，又沿着传出神经到达效应器，并支配效应器做出反应。但是神经元的连接方式远远不止于此，除了一对一的连接之外，还有发散式、聚合式、环式等，使得神经冲动能够以各种方式传导。