Neironu funkcija smadzenēs ir apstrādāt iekšējo un ārējo ievadi, ko saņem cilvēka ķermenis, un nodrošināt, ka ķermenis turpina darboties pareizi. Atsevišķi neironi šo funkciju nepilda paši, bet neironu kolektīvs, kas strādā kopā smadzenēs, apstrādā visus stimulus, kas nāk no ķermeņa iekšpuses un ārpuses. Katrs neirons ir elektriski uzbudināma šūna, kas nodod informāciju citiem neironiem, izmantojot ķīmiskos un elektriskos signālus, un smadzeņu neironu grupu apvienotie signāli ļauj rūpīgi apstrādāt atbildes uz ievadi.
Pārsūtot signālus savā starpā, smadzeņu neironi paļaujas gan uz ķīmiskiem, gan elektriskiem datiem. Ķīmiskie signāli tiek pārraidīti starp neironiem, izmantojot neirotransmiterus, kas ir mazas molekulas, kas pārvietojas no viena neirona uz otru, lai turpinātu ceļu. Elektriskie signāli pārraida datus caur pašiem neironiem, pārvietojoties no to izcelsmes uztvērējos, ko sauc par dendritiem, līdz tie sasniedz neirona galu, kur ķīmiskajai signalizācijai ir jāpārņem virsroku. Daudzi cilvēka traucējumi, no kuriem daži ir ārstējami, bet citi ir novājinoši, ir elektrisko vai ķīmisko signālu pārraides kļūdu rezultāts starp smadzeņu neironiem.
Visi smadzeņu neironi ir strukturāli līdzīgi, lai gan dažādiem smadzeņu reģioniem var būt nedaudz atšķirīgas neironu struktūras. Dažādās struktūras dod īpašām neironu grupām īpašas iespējas, tāpēc dažādas smadzeņu zonas ir specializētas dažādiem uzdevumiem. Piemēram, vizuālā garoza apstrādā ievadi no acīm, un motoriskā garoza apstrādā kustības. Katrs smadzeņu apgabals ir kaut kam specializēts, un dažādi smadzeņu apgabali bieži strādā kopā, veicot ikdienas uzdevumus. Populārajā kultūrā ir izplatīts nepareizs uzskats, ka cilvēki izmanto tikai nelielu daļu no savām smadzenēm, taču patiesībā tā nav taisnība; visas smadzenes tiek konsekventi izmantotas katru dienu.
Zinātne ir parādījusi, ka smadzeņu neironi ir daudz vairāk pielāgojami, nekā tika uzskatīts iepriekš. Daudzus gadus tika uzskatīts, ka, ja smadzenēs tiktu nodarīts kāds bojājums, skarto neironu funkcija tiktu neatgriezeniski un neatgriezeniski zaudēta. Daudzi jaunāki pētījumi ir parādījuši, ka smadzenes spēj mainīt funkcijas, izmantojot alternatīvus neironu ceļus, kas pazīstami kā plastiskums. Daži cilvēki ar smadzeņu redzes centru bojājumiem joprojām var redzēt, un daži cilvēki, kuriem trūkst puse smadzeņu, var darboties salīdzinoši normāli.