Головний мозок — вищий відділ ЦНС, який впливає на діяльність спинного мозку, регулює фізіологічні процеси й координує діяльність систем організму, а також формує поведінку людини.
Головний мозок місгитьси в порожнині черепа. Через великі потиличні отвори він з'єднується зі спинним мозком. У головному мозку виділяють п'ять відділів: довгастий, задній, середній, проміжний і передній, або великий. Перші чотири відділи складають стовбурну частину головного мозку. Довгастий мозок (завдовжки 2,5-3 см) с продовженням спинного мозку. Ядра, що містяться всередині білої речовини довгастого мозку, є центрами важливих фізіологічних функцій — дихання, кровообігу, регуляції роботи серця, травлення, а також безумовних рефлексів — чхання, кашлю, жування, ковтання тощо. Задній мозок складається з моста та мозочка. Міст зв'язує довгастий і середній мозок. Через нього проходить багато висхідних та низхідних шляхів, а також волокна, що сполучають мозочок з іншими відділами мозку. У мості та довгастому мозку розташовані центри, від яких беруть початок 8 пар черепно-мозкових нервів (з V по XII пари). Мозочок розташований позаду довгастого мозку і складається із двох взаємозв'язаних між собою півкуль. Поверхня півкуль зовні вкрита корою з сірої речовини, під якою міститься біла речовина з кількома ядрами. По провідних шляхах у мозочок надходить інформація від м'язів, сухожиль, суглобів, вестибулярного апарату, рухових центрів кори головного мозку. На основі цієї інформації мозочок координує рухи. Пошкодження мозочка призводять до порушення координації, рівноваги, плавності рухів та мови тощо. Середній мозок зв'язує задній і проміжний відділи стовбура. Тут розташовані центри регуляції процесів, необхідних для сприйняття сигналів (реакцій орієнтації, акомодації, зіничного рефлексу'). Деякі ядра білої речовини середнього мозку регулюють тонус м'язів, забезпечують координацію тонких і складних рухових актів. Тут розміщені ядра III-IV пар черепно-мозкових нервів. У проміжному мозку сигнали аналізуються і сортуються: окремі з них гальмуються, інші — пропускаються, деякі — підсилюються. У проміжному мозку містяться важливі центри: регуляції залоз внутрішньої секреції, серцево-судинної системи, обміну речовин, терморегуляції, фізіологічні (центри сну, голоду, спраги), емоційні (центри гніву, страху, задоволення) тощо. Передній, або великий мозок складається з двох великих півкуль, пов 'язаних широким трактом провідних шляхів. Нервові волокна провідного тракту перехрещуються так, що права півкуля іпнервує ліву частину тіла, а ліва— праву. Тіла нейронів (сіра речовина) сконцентровані на поверхні півкуль, утворюючи кору, товщиною від 1,3 мм до 4,5 мм. Вважають, що кора містить понад 27 млрд. нейронів, розташованих у 6 шарів. Значне збільшення площі кори (2000-2500 см") обумовлене наявністю борозен і опуклих звивин. Найглибші борозни — центральна, бокова та потилично-тім 'яна ділять кожну півкулю на чотири частки: лобову, тім'яну, скроневу й потиличну. У корі головного мозку виділяють близько 200 зон, між якими немає чітких меж. У корі потиличної частки міститься зорова зонаі, у скроневій —- слухова зона, по обидва боки від центральної борозни — зона шкірно-м'язової чутливості. Поблизу бокової борозни розміщена смакова, а біля основи півкуль— нюхова зони. Під корою в білій речовині містяться скупчення сірої речовини, які утворюють різні підкоркові ядра. Вони посилають імпульси від кори до проміжного мозку. Ядра берут ь участь у координації рухової активності, регуляції тонусу скелетної мускулатури та поведінки, у формуванні емоцій.
Кора великих півкуль функціонує як єдине ціле і є матеріальною основою психічної діяльност і людини. З корою нов 'язані такі специфіч-ні психічні процеси, як пам'ят ь, мова, мислення, свідомість тощо. Кора великих півкуль та мозочок виконують лише рефлекторну функцію, а інші (довгастий мозок, міст, середній та проміжний мозок)— рефлекторну та провідникову функції.