1.按肿瘤细胞的形态学划分
脑胶质瘤根据其肿瘤细胞形态学与正常脑胶质细胞的相似程度（并不一定是其真正的细胞起源），进行如下主要分类：
（1）星型细胞瘤——星形细胞。
（2）少枝细胞瘤——少枝细胞。
（3）室管膜瘤——室管膜细胞。
（4）混合胶质瘤，例如少枝——星形细胞瘤，包含了混杂类型的胶质细胞。
2.按肿瘤细胞的恶性程度划分
目前虽然有很多关于胶质瘤的分级系统，但是最为常用的还是世界卫生组织（WHO）制定的分级系统。根据这一分级系统，将脑胶质瘤分为1级（恶性程度最低、预后最好）到4级（恶性程度最高、预后最差）。其中，传统细胞病理学所谓的间变胶质瘤与WHO的3级相对应；胶质母细胞瘤与WHO的4级相对应。根据此分级系统，脑胶质瘤按肿瘤细胞在病理学上的恶性程度，可以进一步分类：
（1）低级别胶质瘤（WHO 1～2级） 为分化良好的胶质瘤；虽然这类肿瘤在生物上并不属于良性肿瘤，但是患者的预后相对较好。
（2）高级别胶质瘤（WHO 3～4级） 为低分化胶质瘤；这类肿瘤为恶性肿瘤，患者预后较差。
3.按肿瘤所处的位置划分
脑胶质瘤可以根据其在大脑所处的位置进行分类。小脑幕将脑组织分为幕上和幕下区域。据此，脑胶质瘤也分为幕上胶质瘤和幕下胶质瘤。
（1）幕上胶质瘤 位于小脑幕上，主要是大脑半球，为成人最常见脑胶质瘤（70%）。
（2）幕下胶质瘤 位于小脑幕下，主要是小脑半球，为小儿最常见脑胶质瘤（70%）。
（3）桥脑胶质瘤 位于脑干。脑干包括间脑、桥脑和延髓三个部分，其中桥脑包含呼吸等重要生命功能。在桥脑施行手术，具有很大的风险。