Οι νευρώνες δεν είναι τα μόνα κύτταρα στο νευρικό σύστημα. Ένας ποικίλος πληθυσμός νευρογλοιακών κυττάρων τους περιβάλλει, τους υποστηρίζει και αλληλεπιδρά ενεργά μαζί τους. Στο κεντρικό νευρικό σύστημα, οι κύριοι τύποι είναι τα αστροκύτταρα, τα ολιγοδενδροκύτταρα και η μικρογλοία. Στην περιφέρεια, τα κύτταρα Schwann εκτελούν ανάλογους ρόλους.

Τα νευρογλοιακά κύτταρα ρυθμίζουν το χημικό περιβάλλον, σχηματίζουν μυελίνη, παρέχουν μεταβολική υποστήριξη και αμύνονται έναντι παθογόνων και τραυματισμών. Μακριά από παθητικά, αντιδρούν στη νευρωνική δραστηριότητα με σήματα ασβεστίου και μπορούν να απελευθερώσουν νευροδιαβιβαστές που ρυθμίζουν τις συνάψεις. Κατά την ανάπτυξη καθοδηγούν τους μεταναστευτικούς νευρώνες και βοηθούν στο σχηματισμό συνάψεων. Στην ενήλικη ζωή συμμετέχουν στην πλαστικότητα και στην απόκριση σε ασθένειες.

Πολλές νευρολογικές παθήσεις περιλαμβάνουν δυσλειτουργία των νευρογλοιακών κυττάρων - απομυελίνωση, αντιδραστική γλοίωση, χρόνια φλεγμονή. Η έρευνα που κάποτε επικεντρώθηκε σχεδόν αποκλειστικά στους νευρώνες αναγνωρίζει πλέον τα νευρογλοιακά κύτταρα ως ισότιμους εταίρους τόσο στην υγιή λειτουργία όσο και στην παθολογία.

Σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου, τα νευρογλοιακά κύτταρα υπερτερούν αριθμητικά των νευρώνων κατά σημαντικό ποσοστό.