Osłonka mielinowa to tłuszczowa warstwa izolacyjna, która otacza aksony wielu neuronów. Znacznie zwiększa prędkość przesyłu impulsów elektrycznych.

W ośrodkowym układzie nerwowym oligodendrocyty produkują mielinę; w obwodowym układzie nerwowym tę samą funkcję pełnią komórki Schwanna. Osłonka jest przerywana w regularnych odstępach przez przewężenia Ranviera, gdzie odsłonięta jest błona aksonu. Potencjały czynnościowe przeskakują z węzła do węzła w procesie zwanym przewodzeniem solacyjnym, który jest szybszy i bardziej energooszczędny niż ciągłe rozprzestrzenianie się wzdłuż niezmielinizowanego aksonu.

Utrata mieliny, jak w stwardnieniu rozsianym, spowalnia lub blokuje przewodzenie i powoduje szereg objawów neurologicznych. Mielinizacja trwa przez całe dzieciństwo i okres dojrzewania, szczególnie w szlakach nerwowych odpowiedzialnych za wyższe funkcje poznawcze. Obecność lub brak mieliny jest jednym z czynników decydujących o szybkości działania danego obwodu neuronalnego.

Gdy sygnał przemieszcza się aksonem z dużą prędkością, osłonka mielinowa umożliwia taką prędkość.