Головной мозг находится в полости черепа и отделен от мягких тканей спинномозговой жидкостью. Его масса составляет 1300—1400 г. Серое вещество образовано телами нервных клеток, находящимися в коре и глубже в белом веществе. Из головного мозга отходят 12 пар нервов, включая блуждающий, который регулирует работу внутренних органов и действует противоположно симпатическому нерву.
Головной мозг состоит из пяти отделов: продолговатого, заднего, среднего, промежуточного и переднего. Продолговатый мозг управляет сердечной деятельностью, дыханием и пищеварением. Он соединяется с мостом, который связывает мозг с другими отделами. Мозжечок, над продолговатым, обеспечивает координацию движений.
Средний и промежуточный мозг регулируют двигательные рефлексы и обмен веществ. Промежуточный мозг включает таламус, который обрабатывает информацию от органов чувств, и гипоталамус, регулирующий вегетативные функции.
Передний мозг, состоящий из двух полушарий, управляет движениями: левое полушарие - правой стороной тела, правое - левой. Кора полушарий делится на доли, каждая из которых отвечает за определенные функции: лобные - за движения, теменные - за чувствительность, затылочные - за зрение, височные - за слух.
Речевые центры находятся в левом полушарии у правшей и в правом - у некоторых левшей. Кора регулирует все органы и связана с сознанием, памятью и мышлением. Левое полушарие отвечает за логическое мышление и речь, а правое формирует образы. Это распределение функций называется функциональной асимметрией мозга.