الخلية الجذعية العصبية (بالإنجليزية: Neural stem cell) هي خلايا ذاتية التجدد متعددة القدرات تعطي أولًا الخلايا الدبقية السلفية الشعاعية التي تعطي بدورها العصبونات والخلايا الدبقية للجهاز العصبي لكل الحيوانات أثناء التطور الجنيني. تتواجد بعض الخلايا الجذعية السلفية العصبية في مناطق محدودة للغاية في دماغ الفقاريات البالغة وتستمر بإنتاج العصبونات طوال الحياة. إن الاختلافات في حجم الجهاز العصبي المركزي من بين أهم الفوارق بين الأنواع، وبالتالي فإن طفرات الجينات التي تنظم حجم حيّز الخلايا الجذعية العصبية هي من بين أهم عوامل تطور الفقاريات.
تتميز الخلايا الجذعية بقدرتها على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا. تخضع لانقسام الخلايا المتماثل أو الانقسام غير المتماثل إلى خليتين ابنتين. في انقسام الخلايا المتماثل، تكون الخليتان الابنتان خليتين جذعيتين أيضًا. وفي الانقسام غير المتماثل، تعطي الخلية الجذعية خلية جذعية واحدة وخلية متخصصة واحدة. تتمايز الخلايا الجذعية العصبية في المقام الأول إلى عصبونات، وخلايا نجمية، وخلايا دبقية قليلة التغصن.