O axónio é a projeção longa e fina de um neurónio que transporta sinais elétricos do corpo celular em direção a outros neurónios, músculos ou glândulas. É a linha de transmissão do neurónio.

A maioria dos neurónios possui um único axónio que se pode ramificar junto à sua extremidade em múltiplas terminações. A membrana do axónio é especializada para a rápida propagação dos potenciais de ação. Em muitos neurónios de vertebrados, uma bainha de mielina — formada por células da glia — isola o axónio e permite que o impulso salte entre os nódulos de Ranvier, aumentando consideravelmente a velocidade. O comprimento dos axónios varia enormemente: alguns têm menos de um milímetro; os axónios que se estendem da espinal medula até aos dedos dos pés podem ter mais de um metro de comprimento.

Nas terminações axonais, o sinal elétrico é convertido num sinal químico. O neurotransmissor é libertado na fenda sináptica e liga-se aos recetores da célula seguinte. Os danos nos axónios — seja por traumatismo, doença desmielinizante ou exposição a substâncias tóxicas — interrompem a comunicação e podem causar défices permanentes.

Toda a mensagem que viaja de uma parte do sistema nervoso para outra percorre, em algum ponto, um axónio.