神经反射是指在中枢神经系统的参与下，机体对内外环境刺激所作的规律性应答反应。因此内外环境的刺激是启动一个反射的条件。而这种反应的实现必须有中枢神经系统的参与。一些没有中枢神经系统参与的反应不属于神经反射。例如小刀割破皮肤，血液由血管内流出；流出的血液会自动凝固成血块。这些反应不通过中枢神经系统，不能称之为反射。酸刺激小肠粘膜，使其产生一种促胰液素（secretin），通过血流作用于胰腺，使其分泌增加，这一反应不通过中枢神经系统，也不是反射。
反射弧是反射活动的结构基础。它包括五个部分：感受器、传入纤维、中枢神经系统、传出神经和效应器。感受器的功能是将刺激的能量转变为冲动，由传入纤维将冲动传到中枢神经系统。在中枢神经系统中，经过处理，再将冲动通过特定的传出神经，传至效应器，由效应器作出适当的反应，如肌肉的收缩，腺体的分泌等等。
表示了一个反射所包括的五个部分。从图上可见传入纤维可以与中间神经元发生联系，再作用于运动神经元。一个反射活动的完成可以通过很多中间神经元；而一个最简单的反射可以不通过中间神经元，只需两个神经元：传入与传出神经元直接形成突触完成反射，例如我们的膝反射。 反射弧的任何一部分受到破坏，都使反射消失。例如脊髓灰质炎（小儿麻痹）损伤了脊髓的运动神经元，其反射消失。因此，反射弧的完整是实现反射活动的必要条件。膝反射虽然只需两个神经元，但不等于这一反射只涉及两个神经元。传入的信息可以传播到对侧或更高级的神经元。例如在完成这一反射的同时，屈肌受抑制而舒张。这一反射还受其他神经元的调控。最明显的例子是，高级中枢特别是皮层，往往对这种反射具有抑制作用。有些人的这种抑制作用很强，在叩击髌腱时，膝反射很弱或不出现（图）。此时可让病人双手用力拉紧，再检查此反射。由于病人注意力集中在拉手，而降低了皮层的抑制作用，可以使此反射重新出现或加强。
脊髓上运动神经元损伤，例如内囊出血等，可以降低高级神经部位对这类反射的抑制作用，而使反射活动加强。如果临床检查中这一反射加强，结合其它检查，则有助于神经损伤的定位诊断。因此这一反射虽然简单但具有重要的临床意义。