وُجد بالإضافة إلى الأعراض الحادة لكوفيد-19 على الرئتين أدلة متزايدة تشير إلى أن كوفيد-19 يسبب أعراضًا عصبية حادة ومزمنة أو نفسية. يُظهر مقدمو الرعاية الصحية أيضًا انتشارًا عاليًا لمخاوف حول الصحة العقلية. يُعتقد أن هذه الأعراض ناتجة عن عدة عوامل مختلفة.
يصيب الفيروس الخلايا العصبية الشمية مباشرةً بالإضافة إلى الخلايا العصبية التي تعبر عن مستقبلات الذوق. على الرغم من أن هذه الخلايا لها صلة مباشرة مع الدماغ، إلا أن الفيروس لا يُظهر تأثير قوي على الخلايا الأخرى في الجهاز العصبي المركزي. يبدو أن العديد من الآثار العصبية ناتجة عن تلف الخلايا الوعائية للدماغ أو من التلف الناتج عن نقص الأكسجة. يمكن أن تؤدي الآثار المزمنة لكوفيد-19 إلى حالة التهابية مزمنة، والتي يمكن أن تزيد الأعراض التي تشبه اضطراب المناعة الذاتية. يعاني العديد من مرضى كوفيد-19 من أعراض نفسية يمكن أن تنشأ إما من الفيروس أو إزمان الالتهاب أو الآثار الجانبية، مثل اضطراب ما بعد الصدمة.
يمكن اكتشاف الفيروس في الدماغ والسائل الدماغي الشوكي بشكل حاد عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل. اكتُشف وجوده أيضًا في الخلايا البطانية عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني، على الرغم من أن هذه الطريقة توفر دليلًا يوضح وجود الفيروس، ولكنها لا تنقل كمية الفيروس الموجودة.