En estas neuronas, o bien la función de activación, o bien la función de transferencia (o ambas) son funciones no lineales, dando lugar a que la respuesta de la neurona no sea función lineal de sus entradas.
Este tipo de neuronas va a producir respuestas acotadas, desapareciendo los problemas de fluctuación y la falta de adecuación a señales pequeñas y grandes.
Como ejemplo de funciones no lineales se pueden destacar la función umbral (Figura 4), la función sigmoide (Figura5) o la función hiperbólica tangente (Figura6).