As projeções de astrócitos também se estendem às paredes dos vasos sanguíneos que fazem parte do sangue – barreira cerebral e muitas vezes envolve completamente esses vasos Essas projeções, chamadas de pés terminais astrocíticos, parecem desempenhar papéis críticos na formação da barreira hematoencefálica. Por exemplo, acredita-se que eles estejam envolvidos com a sinalização que leva as células endoteliais a formarem as junções estreitas necessárias para criar a barreira hematoencefálica. Eles também parecem ter funções múltiplas envolvendo a manutenção da barreira hematoencefálica e possivelmente a abertura transitória da barreira para permitir a passagem de substâncias importantes em circunstâncias especiais.
Enquanto a maioria dos vasos sangüíneos do cérebro estão alojados na barreira hematoencefálica, existem algumas regiões que não possuem essa barreira, permitindo que as substâncias passem do sangue para o cérebro e vice-versa com mais liberdade. Por exemplo, os órgãos circunventriculares são um grupo de estruturas sem uma barreira hematoencefálica que estão centradas em torno dos ventrículos do cérebro. Pensa-se que os vasos sanguíneos nos órgãos circunventriculares são mais permeáveis por uma razão; por exemplo, a glândula pituitária posterior precisa liberar hormônios diretamente na corrente sanguínea e o órgão subfornical está envolvido na regulação cardiovascular, que requer acesso ao sistema circulatório para monitorar os níveis de hormônios no sangue.
Embora a barreira hematoencefálica seja uma importante camada de proteção entre a circulação sanguínea periférica e o cérebro, em certas situações pode ser problemático que o acesso ao cérebro seja tão restritivo. Por exemplo, no caso raro em que há uma infecção do cérebro, a barreira hematoencefálica torna muito difícil a administração de agentes antimicrobianos ao cérebro; também impede a passagem de anticorpos do corpo para o cérebro. Embora nesses casos a barreira hematoencefálica possa ser um obstáculo ao tratamento, em geral ela fornece um amortecedor essencial entre o sangue circulante do corpo e o cérebro.