Một chức năng của tế bào hình sao là hỗ trợ các tế bào tạo nên hàng rào máu não, giúp loại bỏ nhiều chất độc ra khỏi não. Tế bào hình sao cũng giúp điều chỉnh sự cân bằng của các ion bên ngoài tế bào, giúp nuôi dưỡng các tế bào thần kinh và giúp hệ thần kinh trung ương chữa lành sau khi bị thương.
Tế bào hình sao cũng cách ly các phần của tế bào thần kinh thiếu vỏ myelin bảo vệ và giúp tế bào oligodendro tạo ra vỏ bọc myelin. Oligodendrocytes là loại tế bào thần kinh đệm. Một chức năng của tế bào thần kinh đệm là tạo vỏ bọc myelin.
Tế bào hình sao, là loại tế bào thần kinh đệm hình sao, chuyên biệt, giúp cung cấp cấu trúc của não. Chúng cũng lưu trữ và sản xuất glycogen, một loại đường cần thiết cho hoạt động bình thường của não. Việc lưu trữ và sản xuất này tập trung chủ yếu vào các tế bào hình sao ở vùng hải mã và vỏ não trước. Tế bào hình sao cũng cung cấp lactate cho các tế bào thần kinh.
Việc hấp thụ và giải phóng chất dẫn truyền thần kinh cũng được điều chỉnh bởi các tế bào hình sao. Các chất dẫn truyền thần kinh này bao gồm adenosine triphosphate, hoặc ATP, glutamate, alanine, aspartate, glutamine và axit gamma-Aminobutyric, hoặc GABA. Tế bào hình sao cũng giải phóng khoảng trống giữa các tế bào thần kinh của lượng kali dư thừa mà các tế bào thần kinh này sẽ giải phóng khi chúng bị kích thích.
Một số nhà khoa học cũng tin rằng tế bào hình sao đóng một vai trò trong trí nhớ và học tập ở vùng hải mã, cũng như trong việc điều hòa mạch máu và lưu lượng máu.
