Нервная система бесхвостых состоит из головного мозга, спинного мозга и нервов, а также периферических нервных гангалиев. Многие части головного мозга бесхвостых соответствуют частям человеческого мозга. Головной мозг состоит из двух обонятельных долей, двух церебральных хемисфер,шишковидного тела , двух зрительных долей, мозжечка и продолговатого мозга. Мозжечок контролирует мышечную координацию и равновесие, а продолговатый мозг управляет дыханием, пищеварением и прочими автоматическими функциями организма. Относительные размеры головного мозга бесхвостых намного меньше, чем у человека. Они имеют всего 10 пар черепных нервов и 10 пар спинальных нервов, по сравнению с млекопитающими, птицами и рептилиями, которые имеют 12 пар черепных нервов. У бесхвостых нет внешнего уха, а барабанные перепонки открыты наружу. Как и у прочих тетрапод, уши бесхвостых включают в себя вестибулярный аппарат. Имея относительно короткую ушную улитку, бесхвостые используют для распознавания звуков электрический аппарат (в отличие от механического у млекопитающих).