W przypadku bariery krew–mózg transport przezkomórkowy opiera się na dwóch systemach transportu: dyfuzji i transportu czynnego z udziałem białek błonowych (nośników). Na drodze dyfuzji transportowane są głównie drobnocząsteczkowe substancje odżywcze i substancje rozpuszczalne w tłuszczach. Peptydy i białka regulacyjne, na przykład oksytocyna, opiaty, insulina, glukagon, somatostatyna, korzystają z transportu komórkowego opartego na transporcie czynnym z udziałem nośników białkowych (PTS – protein transport system). Substancje transportowane na drodze transcytozy nie są przekazywane bezpośrednio do neuronów, lecz do wypustek komórek glejowych (astrocytów). Wypustki komórek glejowych pokrywają około 90% powierzchni ścian naczyń włosowatych i to właśnie te komórki stanowią drugi komponent (pierwszy to budowa śródbłonka) decydujący o fizycznej barierze: są one łącznikami pomiędzy ścianką naczynia włosowatego a neuronami. Astrocyty transportują substancje zarówno z naczynia do neuronów, jak i z neuronów do naczynia.