L'interessamento del sistema nervoso è raro. La forma più frequente è comunque la meningite, acuta o cronica, e clinicamente può ricordare la sclerosi multipla. Il liquor, oltre ad apparire limpido, è iperteso dimostrando nel contempo sia una elevata proteinorrachia che una diminuzione del glucosio. Altre forme di neurobrucellosi sono encefaliti, mieliti, radiculo-nevriti, ascessi cerebrali o epidurali, sindromi meningo-vascolari e demielinizzanti. Di solito le forme neurologiche si risolvono dopo trattamento, ma sono segnalati casi di sequele permanenti.