成神经细胞发育为成熟的神经元的过程称为细胞的分化，是细胞内特异性基因表达的结果。在母代神经细胞刚刚分裂为成神经细胞时，由于每个成神经细胞内携带的母代细胞成分不同，细胞分化的进程就已经开始。
进一步的细胞分化发生在成神经细胞到达它们的目标皮层板，如皮层Ⅵ和Ⅴ的成神经细胞早在皮层Ⅱ层成神经细胞到达其目标皮层板之前，就已经分化为可识别的锥体神经元。
细胞的分化首先是成神经细胞从两端伸出突起，这些突起最初是相同的然后进一步发育成神经元的轴突和树突。这一分化的过程即使在成神经细胞从脑组织中分离，在体外培养时也能观察到。
例如一个将分化为新皮层锥体神经元的成神经细胞在体外培养也能观察到锥体神经元的树突结构，这说明细胞分化的编码早在成神经细胞移动到目标位置前即已完成。但神经元复杂的突起结构并非完全由基因编码控制，神经元树突和轴突的最终结构的形成还依赖于其所处的环境。