单个轴突的直径大约在微米量级，但是其长度范围因类型而异。一些最长的轴突可长达1米多。例如坐骨神经中的一些轴突，从脊椎一直延伸到脚趾。

在脊椎动物中，许多神经元的轴突被髓鞘包裹。髓鞘的成分是施旺细胞。目前知道髓鞘的功能有三。

一是提供轴突与周围组织，例如相邻的轴突之间的电气绝缘，以避免干扰。二是通过一种称为“跳跃式传导”的机制来加快动作电位的传递。三是在一些轴突受损的情况下引导轴突的再生。一个轴突的髓鞘是由许多沿轴突排列的许旺细胞构成的，相邻的许旺细胞之间的轴突细胞膜没有髓鞘，这些裸露的部分叫做兰氏结（Ranvier’s node，亦作“郎飞结”）。

轴突作为神经细胞的输出通道，可以与一个或多个目标神经元发生连接。一些轴突在运行中发出分支，这些分支称为侧支（Collateral）。来自主枝的动作电位在各个侧支上同时继续传递，最终达到不同的目标。在轴突与目标神经元发生联系的部位，一种称为“突触”的结构实现两个（或有时为多个）神经元之间的通信。

轴突中含有轴向细胞骨架，负责将合成于神经元胞体内、含有神经递质的囊泡运输到轴突末端的突触前膜。