指腦和脊髓內的毛細血管與圍繞神經元的組織液之間存在的物質轉運的選擇性、限制性。其結構基礎是由毛細血管的內皮細胞、內皮細胞之間的緊密連接、基膜以及毛細血管外的神經膠質細胞膜等構成。其內皮細胞及基膜均呈完全的連續性，內皮細胞無窗孔，內皮細胞彼此連接處為緊密連接，使血液中某些物質不易通過。腦內毛細血管基膜外覆蓋著一層神經膠質細胞膜，這是星狀膠質細胞的突起（或稱腳板、終足）貼附于毛細血管周圍，起到阻隔某些物質通過血管壁到達腦組織的作用。血-腦屏障的生理意義是維持神經系統內環境相對穩定，以維持神經系統的正常功能；以及防止有害物質侵入，以保護腦和脊髓。