星形膠質細胞是中樞神經系統中神經膠質細胞的一種亞型。 它們的許多過程都包裹著神經元產生的突觸。傳統上會使用組織學分析去鑒定星形膠質細胞。細胞往往會表達中間絲狀的膠質纖維酸性蛋白（GFAP） 。GFAP的上調往往代表著反應性星形膠質細胞增生 (reactive astrogliosis) ，即是中樞神經系統損傷中非常普遍的現象，其增生的輕重程度取決于損傷部位的病理、生理環境。
在中樞神經系統中，會存在著幾種形式的星形膠質細胞，包括纖維狀、原生質及放射狀。纖維性星形神經膠質細胞 (星形膠質細胞I型) 通常位于白質內，細胞器相對較少，并表現出細長而無分支的細胞突起，細胞內有大量膠質絲。這種類型的星形膠質細胞通常具有“血管腳”，故而當它們靠近微血管壁時，它們會將細胞以物理形式連接到微管壁的外部。原漿性星形神經膠質細胞 (星形膠質細胞II型) 普遍見于灰質組織中，具有大量的細胞器，并表現出粗短而多分支的細胞突起，細胞內的膠質絲亦較少。在20世紀中期，透過電子顯微鏡分析，原漿型星形膠質細胞包裹軸突，而纖維性星形膠質細胞則與Ranvier節發生聯系，2種亞型的星形膠質細胞均能在鄰近的星形膠質細胞之間進行填充而形成連接，兩種細胞均與血管發生廣泛的聯系。放射狀星形神經膠質細胞 (伯格曼膠質細胞) 是自腦室區延伸至軟腦膜之放射狀突出物。
神經膠質細胞大多數只會在發育過程中出現，在神經元遷移的過程起一定的作用，惟視網膜的繆勒氏細胞和小腦皮層的放射狀膠質細胞是一個例外，在成年期仍然存在。 當接近軟膜時，所有形式的星形膠質細胞都會發出形成膠體神經膠質膜 (pia-glial membrane) 的突起。
存在于星形膠質細胞膜上的受體
星形膠質細胞乃透過鈣來互相傳遞訊息。星狀細胞因彼此之間有隙型連接（亦稱為電性突觸），因此訊息分子例如肌醇三磷酸（IP3）可以自由地由一個星狀細胞擴散到另一個細胞。IP3引發的傳訊路徑會開啟細胞內胞器上的鈣離子通道，讓鈣離子進入細胞質。這些鈣離子可能再促發更多IP3的產生。這個反應的凈結果為創造一股鈣離子波在細胞間傳遞。星狀細胞于胞外釋放三磷酸腺苷（ATP），并且活化其他星狀細胞的嘌呤受體，在某些情況下也可能產生此種鈣離子波。
縫隙連接蛋白43 (Cx43)是構成星形膠質細胞間縫隙連接的主要蛋白質，允許離子和分子量小于1 kD或直徑小于1.5 nm的小分子物質 (如cAMP、IP3、H2O等) 自由擴散進入相鄰的細胞，故而是細胞間物質和信息跨膜傳遞的重要通道。
活化態星形膠質細胞
正常情況下星形膠質細胞分為靜止態、活化態和增殖態，三者相互轉換構成了廣義上的細胞周期。在正常的中樞神經系統中，靜止態和活化態的膠質細胞并存。當受到損傷時，在細胞因子作用下，靜止態的細胞逐漸向活化態轉化。