動物體內某些特化的神經細胞（結構上屬于神經系統而非內分泌系統）能分泌一些生物活性物質，經血液循環或通過局部擴散調節其他器官的功能；這些生物活性物質叫做神經激素；合成和分泌神經激素的那些神經細胞叫做神經內分泌細胞。
哺乳動物的下丘腦能產生多種神經激素，例如，下丘腦產生的催產素和抗利尿激素經由神經垂體分泌入血，調節子宮肌收縮及腎臟對水的重吸收。下丘腦肽能神經內分泌細胞產生和釋放抑制激素經血流到達腺垂體，調節腺垂體相應激素的合成和分泌。
神經激素沿著軸突傳遞，進而在某些特化區域釋放入血，從而在感覺刺激與化學應答之間構成了一種聯系。
神經內分泌的調節方式將機體的兩大調節系統──神經系統與內分泌系統有機地結合在一起，大大擴大了機體的調節功能。