연합 신경 세포(영어: interneuron) 또는 사이 신경 세포는 뇌의 서로 다른 두 영역을 연결하는 신경 세포이다. 즉, 감각 신경 세포나 운동 신경 세포가 아닌 신경 세포이다. 감각 뉴런은 감각 기관이 받아들인 자극을 연합 뉴런으로 전달하는데, 연합 뉴런은 이 자극을 통합하고 판단하여 운동 뉴런에 적절한 명령을 내린다. 연합 신경 세포는 중추신경계에 포함된다. 연합 신경 세포는 반사, 신경 진동,[1]포유류 성체 뇌에서의 신경발생에 핵심적인 역할을 한다.
사람 뇌의 80% 정도를 차지하는 신피질 신경세포 중에서 20 ~ 30%가 연합 뉴런이다.[2]