Neurotoksyczność to forma toksyczności, w której czynnik biologiczny, chemiczny lub fizyczny wywołuje szkodliwy wpływ na strukturę lub funkcję obwodowego i/lub ośrodkowego układu nerwowego. Występuje, gdy narażenie na substancję – konkretnie neurotoksynę lub neurotoksyczny związek – zmienia normalną aktywność układu nerwowego w taki sposób, że powoduje trwałe lub odwracalne uszkodzenie tkanki nerwowej. Może to ostatecznie zakłócić lub nawet zabić neurony, które są komórkami przekazującymi i przetwarzającymi sygnały w mózgu i innych częściach układu nerwowego.
Termin „neurotoksyczność” sugeruje zaangażowanie neurotoksyny; jednak termin „neurotoksyczny” może być używany, aby opisać czynniki lub substancje, o których wiadomo, że w nadmiarze powodują fizyczne uszkodzenia układu nerwowego, ale które nie są określane jako neurotoksyny.
Substancje takie jak amyloid beta (Aβ), gdy gromadzą się w mózgu, mogą przyczyniać się do rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Nadmierna aktywacja receptorów glutaminergicznych przez glutaminian może prowadzić do ekscytotoksyczności i uszkodzeń neuronów. Dopamina w dużych ilościach, często będąca wynikiem nadużywania substancji psychoaktywnych, może także wywoływać szkody neurotoksyczne. Wolne rodniki, powstałe w procesach oksydacyjnych w organizmie, mogą uszkadzać komórki nerwowe, szczególnie gdy mechanizmy obronne są osłabione lub zbyt duże jest ich stężenie. Należy jednak pamiętać, że wolne rodniki w fizjologicznych stężeniach pełnią również ważne funkcje w organizmie, np. w procesach sygnalizacji komórkowej
