Det kunde förstöra eller störa tillväxten av neurala stamceller, som bygger hjärnan och nervsystemet, i labbtester.
Upptäckten, som publiceras i tidskriften Cell Stem Cell, ökar vikten av att hävda att Zika orsakar hjärnavvikelser hos spädbarn.
De amerikanska forskarna varnar dock för att detta ännu inte är den avgörande länken.
Det har förekommit mer än 4.800 bekräftade och misstänkta fall av spädbarn födda med små hjärnor - mikrocefali - i Brasilien.
Man tror allmänt att det är zikautbrottet som bär skulden, men detta har inte bekräftats vetenskapligt.
Teamet från universiteten Johns Hopkins, Florida State och Emory infekterade en rad vävnadsprover med zikavirus i två timmar och analyserade sedan proverna tre dagar senare.
Viruset kunde infektera upp till 90% av neurala stamceller i ett prov som ledde till att nästan en tredjedel av cellerna dog och tillväxten av resten stördes.
En liknande effekt i en utvecklande hjärna kan få förödande resultat.
Viruset kunde infektera endast 10% av andra vävnadstyper testade inklusive mer avancerade hjärnceller, njurceller och embryonala stamceller.
Prof Guo-li Ming, en av forskarna, sade att fynden var betydande och representerade ett första steg för att förstå kopplingen mellan mikrocefali och Zika.
Hon berättade för BBC News: " Neurala stamceller är särskilt sårbara för zikaviruset.
"De ger upphov till cortex - den primära delen [av hjärnan] som visar minskad volym i mikrocefali.
"Men denna forskning ger inte de direkta bevisen för att zikavirus är orsaken till mikrocefali."
Hon sa att studier av hjärnorganoider eller djurstudier fortfarande behövdes.
David Shukman, vetenskapsredaktör, BBC News
På de överfulla sjukhusen i Recife, den myllrande brasilianska staden vid krisens epicentrum, har läkare länge antagit att zikaviruset bär skulden.
I ett vresigt väntrum förra månaden, där ängsliga mödrar höll barn med onormalt små huvuden, berättade dr Angela Rocha att hon var övertygad om kopplingen.
Under ett normalt år, sade hon, kan hon se fem misstänkta fall av mikrocefali medan hon under de senaste månaderna hade sett mer än 200.
När jag frågade om det skulle vara klokt att vänta på en fullständig vetenskaplig analys med peer-reviewed slutsatser, tittade hon på mig med förakt.
Med så många fall, och mer i sikte efter nästa regnperioden, har vi inte tid att vänta, sade hon.
Det är oklart varför dessa celler ska vara så sårbara, men det verkar de inte montera ett immunsvar på Zika infektion.
Även om studien inte är definitiv, lägger den till ökande bevis inklusive zika som upptäcks i hjärnan hos döda barn såväl som i fostervatten.
Hjärnutvecklingsforskaren Dr Madeline Lancaster, från MRC Laboratory of Molecular Biology, sade att studien var ett "betydande steg framåt".
Hon berättade för BBC News webbplats: " Den effekt de ser kan mycket väl förklara vågen av mikrocefali och det öppnar dörren för många ytterligare studier om hur viruset påverkar stamceller och om detta påverkar deras förmåga att generera neuroner i den växande hjärnan.
"Jag tycker att det är ett mycket viktigt bidrag och är extremt lägligt."
Men hon höll med forskarna om att mer forskning behövdes för att "testa om Zika verkligen påverkar neurongeneration och hjärnstorlek" samt hur den korsar moderkakan.
Doktor Bruce Aylward, från Världshälsoorganisationen, sade att bevisen var på väg att öka för att Zika orsakade mikrocefali och ett annat tillstånd - Guillain-Barres syndrom.
Han sade: "Eftersom oron för folkhälsan av internationell betydelse förklarades redan i februari, har bevisen för att det kan finnas ett orsakssamband fortsatt att ackumuleras."
Under tiden har en studie i Rio de Janeiro lagt till ytterligare bevis till mikrocefalinlänken.
Man tittade på gravida kvinnor som kom till sjukhus med utslag mellan september 2015 och februari 2016.
Av de 42 tester som var positiva för Zika visade ultraljudsundersökningar att 12 barn hade abnormiteter.
Det fanns inga avvikelser hos barnen hos de 16 kvinnor som inte hade Zika.
I studien som publicerades i New England Journal of Medicine drog man slutsatsen: "Zika virusinfektion vid graviditet tycks vara förknippad med allvarliga resultat."
Följ James på Twitter.
Zikavirus dödar den typ av vävnad som finns i den växande hjärnan, har forskare visat.