Le lesioni assonotmesiche sono più severe e sono caratterizzate da una interruzione degli assoni con preservazione delle guaine più esterne (endonervio, perinervio ed epinervio). Si verifica una degenerazione walleriana diretta ed il recupero è legato al processo rigenerativo assonale. Il recupero è completo anche se i processi rigenerativi sono lenti (circa 1 mm al giorno con ampie variabilità da soggetto a soggetto a seconda dell'età e dello stato generale di salute) e legati alla distanza tra la sede del trauma e quella dell'attività del nervo.