Увсех видов позвоночных головной и спинной мозг появляется в виде трубки толщиной в один клеточный слой. В передней части трубки появляются три утолщения или первичных мозговых пузыря. Из них развиваются задний мозг, средний и передний. Из переднего пузыря образуется больше всего отделов головного мозга, в том числе две камеры с левой и правой стороны, у которых и образуются полушария головного мозга.

Структурам переднего мозга обычно приписывают «высшие» интеллектуальные функции. Главные доли переднего мозга получили названия по своему местоположению (в скобках указаны их главные функции): затылочная (зрение), височная (слух и речь), теменная (реакция на сенсорные стимулы и управление движениями), лобная (координация функций других областей коры). Полушария головного мозга различаются по функционированию аналогичных, параллельных отделов. Это явление было названо асимметрией головного мозга. Подтверждением служит наблюдение из повседневной практики. Большинство людей отдает предпочтение правой руке, управляемой левой половиной мозга. Лингвистические способности тоже связывают с левой стороной. Поэтому раньше считалось, что левое полушарие более важное, доминирующее, а правое — подчиненное.

В последние годы стало ясно, что каждое полушарие обладает своими «особыми талантами». Если левое полушарие отвечает за оперирование словесной, знаковой информацией: чтение, счет, операции анализа, то правое доминирует в таких свойствах, как музыкальность, распознавание сложных зрительных образов, выражение и распознавание эмоций, операции синтеза, обобщения.

Средний мозг включает таламус и гипоталамус. В таламических полях и ядрах происходит переключение почти всей информации, входящей в передний мозг и выходящей из него. Гипоталамические ядра и поля служат передаточными (релейными) станциями для внутренних систем — они контролируют информацию о состоянии организма, поступающую от внутренних органов и вегетативной нервной системы.

Продолговатый мозг, мост, ствол и мозжечок образуют задний мозг. Поля и ядра моста и ствола мозга контролируют дыхание и сердечный ритм и имеют важнейшее значение для поддержания жизни. Мозжечок получает и модифицирует информацию о положении тела и конечностей. В мозжечке хранятся основные программы усвоенных двигательных реакций.Самое простое движение, любая мысль человека регулируются сложной работой всего головного мозга.