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同许多别的细胞一样，神经元的胞体也由细胞核和核周围的一团细胞质组成。许多实验证明，脊椎动物和人的神经元胞体是整个神经元的营养中心。神经元上发出的许多突起，都依赖于神经元的胞体才能生存。如这些突起与胞体断离，则发生溃变（也称变性，degeneration）而最终解体。
神经元胞体的大小差异很大，小脑的小颗粒细胞直径只有4μm，而脊髓前角内的大型运动神经元，其胞体直径可达135μm。神经元胞体的大小与所发出的神经纤维的粗细、长度成正比，胞体大的常具有粗而长的神经纤维。
细胞核大多为圆形，多位于胞体的中央。但在正常情况下，也有少数例外，如脊髓Clarke背核和交感神经节内的细胞，其细胞核则居偏心位置。在病理状况下和轴突被伤时，多可见神经元的核移到偏心位置。神经元核内多有大而明显的核仁。
神经元胞体的细胞质中具有尼氏体、高尔基体、线粒体、微丝、微管、溶酶体和一些内含物（如糖原、脂肪、脂褐质和色素）。在此着重叙述与本题有密切关系的结构。
尼氏体与一般细胞内的核外染色质属于同一性质。观察体外培养的活的神经元，可在细胞质中见到特别清亮的区域，这些区域吸收与核酸同一波长的紫外线。如用碱性染料浸染神经元时，它们特别容易着色。经固定和染色后，尼氏体为许多小颗粒，可聚成各种形状的团块。在运动神经元内，尼氏体颗粒多成较大的团块；而在感觉神经元内，则较细小而分散。在普通光显微镜下辨认神经元，常以尼氏体作为一个重要的标志。尼氏体分布于胞体和树突的近端。在轴突由胞体上发出的区域，尼氏体突然消失，这个区域称为轴丘。
电子显微镜的观察表明，尼氏体成自密集的内质网的扁囊和核蛋白微粒，核蛋白微粒见于扁囊的外表面和其间的细胞质内。尼氏体的嗜碱性染料的性质，即在于核蛋白微粒中的核糖核酸。
神经元内具有大而明显的核仁及内质网和许多核蛋白微粒，这表明神经元有活跃的合成蛋白质的功能。另有不少实验证明，神经元突起所需的蛋白质，都是由胞体进行合成并供给的。已知轴浆（轴突的细胞质）以每日约1mm的速度由近端向远端流动。
重复给予电刺激，或切断轴突的大部分，神经元体内尼氏体的配布则发生变化，这称为染色质溶解（chromatolysis）。此时核移到偏心位置，尼氏体减少并集中到胞体的周边。神经元内发生的这种变化，有的是细胞变性而趋于死亡的征象；但也有的是一时性的变化，细胞结构还可恢复正常，并再生已断离的轴突。
一百多年以前，在银染色的神经元内见到有丝状的原纤维组成的网络，这些原纤维称神经原纤维。以后用不同的方法进行研究，如相差显微镜观察体外培养的活的神经元、银浸染法和电子显微镜的观察，但很难把这些不同方法观察的结果对应起来。如相差显微镜观察见到，有些细胞内有原纤维状的丝络，但比银染法标本上所见的粗。另外，有些细胞于活体观察时未见有原纤维，而经固定和银染色后，则出现了神经原纤维。
电子显微镜观察见到，在胞体的胞质及树突和轴突内，在尼氏体、高尔基体和线粒体之间，有许多微丝和微管。在神经元胞体内，这些微丝和微管纵横交织成网；在树突和轴突内多平行排列。普通光显微镜在银染的神经元内所见的神经原纤维，可能就是凝聚起来的微丝和微管。这些微丝和微管的功能还不大清楚。除轴浆由近端不断向远端流动外，轴突内还有较快速度的输送物质的作用，这种快速的输送功能可能与微丝和微管有关。