扩散神经系统是动物界从
腔肠动物开始出现的原始神经系统形态，由
外胚层基部的
神经细胞突起相互连接形成疏松的网状结构。该系统缺乏
神经中枢，传导具有非定向特征，被认为是动物神经演化的起点。
扩散神经系统由腔肠动物外胚层基部的神经细胞构成，其突起相互交织形成无固定方向的网状连接。神经细胞胞体集中在网结处，形成
多极神经元的结构基础。这种网状分布使神经信号能向多个方向传递，但未形成集中的中枢控制点。
该系统的神经元突起之间通过
突触互相连接，形成三维空间中的连续网络。每个神经细胞可同时接收并传递信号，这种全息式分布模式与后续动物群体中出现的集中化神经系统有本质区别。
由于缺乏神经中枢调控，扩散神经系统的传导速度仅为0.1-0.2米/秒，且传导方向完全依赖刺激源的位置。当某处受到外界刺激时，冲动会同时向四周扩散，引发全身性收缩反应，这种传导机制称为泛化反射。
神经信号在网状结构中具有双向传导能力，同一神经细胞可同时承担传入与传出功能。研究表明，
水螅等腔肠动物的触手收缩反应需要至少50%的神经通路被激活，显示出该系统的信号整合依赖网络规模效应。
作为现存动物中最早出现的神经系统形态，扩散神经系统标志着动物从细胞水平协调向组织水平协调的关键跃迁。其结构复杂度介于
海绵动物的无神经系统与扁形动物梯形神经系统之间，证实了神经系统由分散到集中的演化路径。
2023年的形态学研究表明，水螅体壁中的
神经网密度具有显著的区域差异：触手基部的神经元密度是体柱部位的3倍以上，这可能与摄食行为的特异性需求有关。
与环节动物链状神经系统相比，扩散神经系统缺少神经节分化，所有
神经元在功能上处于平等地位。其
反射弧不包含中间神经元，仅由感受细胞直接联络效应细胞，这种两极结构限制了复杂行为的产生。