神经元在突触或连接处沟通，以刺激或抑制其他神经元或靶细胞（如肌肉）的活动。突触可能是化学的，也可能是电的。
大多数突触是化学的。这意味着电脉冲或动作电位会刺激化学信使的释放。这些化学信使也被称为神经传递素。发送信号的神经元称为突触前神经元。接收信号的神经元是突触后神经元。
突触前神经元激发通过轴突的动作电位。轴突末端，或轴突末端，含有神经递质填充的小泡。动作电位在轴突终末膜上打开电压门控钙离子通道。Ca2+迅速进入突触前细胞（由于外部Ca2+浓度较高），使囊泡与终膜融合，释放神经递质。
突触前和突触后细胞之间的间隙称为突触裂。突触前细胞释放的神经递质迅速进入突触间隙，并与突触后神经元上的受体结合。神经递质的结合引起突触后神经元的化学变化，如离子通道的打开或关闭。这反过来又改变了突触后细胞的膜电位，使其或多或少地激发动作电位。
为了结束信号传递，突触中的神经递质被酶降解，被突触前细胞重新吸收，扩散或被胶质细胞清除。
电突触存在于无脊椎动物和脊椎动物的神经系统中。它们比化学对应物窄，能在神经元之间直接传递离子，从而加快信号的传递。然而，与化学突触不同，电突触不能放大或转换突触前信号。电突触使神经元活动同步化，有利于控制快速、恒定的信号，如鱿鱼的危险逃逸。
神经元可以向许多其它神经元发送信号，也可以从它们接收信号。突触后细胞接收到的大量输入的整合最终决定了它们的动作电位发射模式。
