No sistema nervoso central, a bainha de mielina é produzida pelos oligodendrócitos. Um único oligodendrócito pode estender prolongamentos até dezenas de axónios próximos e envolver cada um com um segmento de mielina compacta, deixando os nódulos de Ranvier expostos para a condução saltatória.

A mielinização começa durante o desenvolvimento e continua durante anos nos humanos, particularmente nos tratos de associação. Os oligodendrócitos também fornecem suporte metabólico aos axónios que envolvem. Quando são danificados, como na esclerose múltipla ou num acidente vascular cerebral da substância branca, a condução nervosa torna-se mais lenta ou falha, e os próprios axónios podem degenerar.

As células precursoras persistem no cérebro adulto e podem gerar novos oligodendrócitos, oferecendo uma capacidade de reparação limitada. A investigação sobre os sinais que controlam a diferenciação dos oligodendrócitos e o envolvimento pela mielina visa melhorar a remielinização nas doenças desmielinizantes. A íntima relação física e metabólica entre oligodendrócito e axónio torna estas células parceiras essenciais na comunicação neural de longo alcance.

Sem os oligodendrócitos, a sinalização rápida e eficiente em termos energéticos do cérebro dos vertebrados seria impossível.