指脑和脊髓内的毛细血管与围绕神经元的组织液之间存在的物质转运的选择性、限制性。其结构基础是由毛细血管的内皮细胞、内皮细胞之间的紧密连接、基膜以及毛细血管外的神经胶质细胞膜等构成。其内皮细胞及基膜均呈完全的连续性，内皮细胞无窗孔，内皮细胞彼此连接处为紧密连接，使血液中某些物质不易通过。脑内毛细血管基膜外覆盖着一层神经胶质细胞膜，这是星状胶质细胞的突起（或称脚板、终足）贴附于毛细血管周围，起到阻隔某些物质通过血管壁到达脑组织的作用。血-脑屏障的生理意义是维持神经系统内环境相对稳定，以维持神经系统的正常功能；以及防止有害物质侵入，以保护脑和脊髓。