المحور العصبي هو امتداد طويل ورفيع للعصبون ينقل الإشارات الكهربائية بعيدًا عن جسم الخلية باتجاه عصبونات أخرى أو عضلات أو غدد. وهو بمثابة خط نقل الإشارات في العصبون.

تحتوي معظم الخلايا العصبية على محور عصبي واحد قد يتفرع قرب نهايته إلى عدة نهايات. غشاء المحور العصبي متخصص في الانتشار السريع لجهود الفعل. في العديد من الخلايا العصبية للفقاريات، يعزل غمد الميالين - الذي تُشكّله الخلايا الدبقية - المحور العصبي، مما يسمح للنبضة العصبية بالانتقال بين عقد رانفييه، وبالتالي زيادة سرعتها بشكل كبير. يتفاوت طول المحاور العصبية بشكل هائل: فبعضها لا يتجاوز المليمتر، بينما قد يصل طول المحاور العصبية الممتدة من الحبل الشوكي إلى أصابع القدم إلى أكثر من متر.

عند نهايات المحور العصبي، تتحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة كيميائية. يُطلق الناقل العصبي في الشق المشبكي ويرتبط بمستقبلات على الخلية المجاورة. يؤدي تلف المحاور العصبية - سواءً كان ذلك بسبب الصدمة، أو مرض إزالة الميالين، أو التعرض للمواد السامة - إلى انقطاع التواصل العصبي، وقد يُسبب عجزًا دائمًا.

كل رسالة تنتقل من جزء من الجهاز العصبي إلى جزء آخر تنتقل، في مرحلة ما، على طول محور عصبي.