Algunos axones poseen ramas colaterales, que surgen en ángulos rectos desde el tronco axoniano (fig. 9-4e). Al terminar el axón puede ramificarse, y formar muchas terminaciones axonianas pequeñas.

La porción del axón desde su origen hasta el principio de la vaina de mielina se denomina segmento inicial. En la profundidad en relación con el axolema (plasmalema) del segmento inicial se encuentra una capa electrón densa delgada cuya función no se ha dilucidado, pero que se parece a la localizada a nivel de los nodos de Ranvier.

El axoplasma contiene perfiles cortos de REL y mitocondrias delgadas y notablemente largas, lo mismo que muchos microtúbulos. Estos túbulos están agrupados en haces pequeños a nivel del origen del axón y en su segmento inicial, pero en sentido distal se distribuyen como microtúbulos únicos espaciados de manera uniforme intercalados con neurofilamentos.

En la región del cono de implantación axoniana y del segmento inicial del axón, que se conoce también como zona desencadenante de espigas, los potenciales de acción originan impulsos nerviosos, una de las funciones de los axones (véase la descripción ulterior). Esta región es también el sitio de las sinapsis de las proyecciones aferentes inhibidoras con el axón.

El plasmalema de ciertas células de neuroglia forma una vaina de mielina alrededor de algunos axones tanto en el SNC como en el SNP, que hace designarlos como axones mielinados o mielínicos (figs. 9-6e y 9-7e). Más adelante se hablará con detalles del proceso de mielinización. Los axones que carecen de vainas de mielina se denominan axones amielínicos (fig. 9-8e). Los impulsos nerviosos se conducen con mucha mayor rapidez a lo largo de los axones mielínicos que a lo largo de los amielínicos. En estado fresco, la vaina de mielina imparte una tonalidad blanca resplandeciente al axón. La presencia de mielina permite la subdivisión del SNC en sustancia blanca y sustancia gris.

Además de la conducción de impulsos, otra función importante del axón es el transporte axoniano de materiales entre el soma y las terminaciones axonianas. En el transporte anterógrafo la dirección ocurre desde el cuerpo celular hacia la terminación axoniana; en el transporte retrógrado, la dirección es desde la terminación axoniana hacia el cuerpo celular. El transporte axoniano es de importancia crucial para las relaciones tróficas entre las neuronas y los músculos o las glándulas. Si se interrumpen estas relaciones, las células blanco experimentarán atrofia.

El transporte axoniano ocurre a tres velocidades: rápido, intermedio y lento. El transporte más rápido (hasta 400 mm/día) es el anterógrado de los organitos, que se desplazan con mayor rapidez en el citosol. En el transporte retrógrado la velocidad máxima es menor de la mitad de la observada en el transporte anterógrado, y la más lenta es de cerca de 0.2 mm/día. Las velocidades del transporte axoniano entre estos dos extremos se consideran intermedias.