У земноводных передний мозг, промежуточный мозг, средний и задний мозг развиты довольно хорошо.Передний мозг более крупный чем у рыб и разделен на два полушария. Мозжечок развит слабо, что связано с малоподвижным образом жизни.
У пресмыкающихся головной мозг более крупный чем у земноводных. Хорошо развиты большие полушария переднего мозга и мозжечок. Появляется зачаточная кора. Однако обонятельная функция переднего мозга не играет ведущей роли как у рыб и становится второстепенной хотя и сохраняется. Учитывая, что они ведут наземный образ жизни, у них лучше развиты органы чувств и более приспособлены к наземному образу жизни. Усложняется также поведение.
У птиц размеры головного мозга увеличиваются. Полушария переднего мозга развиты хорошо.В связи со сложностью передвижения и способностью к полету у них довольно хорошо развит средний мозг и мозжечок. Мозжечок имеет складки и увеличивается в размере. Необходимо сохранять координацию и равновесие во время полета. Зрительные бугры среднего мозга хорошо развиты так как зрение играет ведущую роль. Сложные поведенческие реакции инстинкты и забота о потомстве являются следствием хорошего развития нервной системы. Однако кора полушарий слабо развита.
У млекопитающих наиболее сложное поведение. Это связано с самым совершенным головным мозгом. Он довольно велик и полушария переднего мозга наиболее развиты.Они покрывают сверху средний и промежуточный мозг. Хорошо развита серая кора и именно в ней располагаются центры высшей нервной деятельности. Это и вызывает сложные формы поведения млекопитающих. Кора передних полушарий имеет многочисленные извилины и борозды. Сложные способы передвижения связаны с хорошим развитием мозжечка. Наивысшего развития в строении головной мозг достигает у человека что связано со сложным поведением и развитием второй сигнальной системы.