鉛對多個中樞和外圍神經系統中的特定神經結構有直接的毒害作用。在中樞神經系統中,大腦皮層和小腦是鉛毒性作用的主要靶組織;而在周圍神經系統中,運動神經軸突則是鉛毒害的主要靶組織。
其中鉛對神經系統的毒害主要表現為以下4種:(1)使鉛中毒者的心理發生變化,例如成人鉛中毒后會出現憂郁、煩躁、性格改變等癥狀,而兒童則表現為多動。(2)鉛中毒會導致智力下降,尤其是兒童會出現學習障礙,據報道高鉛兒童的IQ值平均比低鉛兒童低4-6分。(3)鉛中毒會導致感覺功能障礙,例如很多鉛中毒病人時會出現視覺功能障礙:視網膜水腫、球后視神經炎、盲點、眼外展肌麻痹、視神經萎縮、眼球運動障礙、瞳孔調節異常、弱視或視野改變;或嗅覺、味覺障礙等。(4)鉛對周圍神經系統的主要影響是降低運動功能和神經傳導速度,肌肉損害是嚴重鉛中毒的典型證明之一。