O cérebro pertence ao sistema nervoso central (juntamente com a espinal medula), estando situado no interior da caixa craniana, rodeado por três membranas - as meninges -, e revestido por um líquido protetor - o líquido cefaloraquididano. É o principal órgão do sistema nervoso e o centro de controle de todo o organismo, quer das ações voluntárias, quer da maioria das involuntárias, visando sempre um objetivo: a receção da informação e a elaboração de respostas adequadas, por forma a assegurar a manutenção do organismo.
O cérebro humano é o mais desenvolvido que se conhece, tendo o Homem a maior relação peso do cérebro/peso corporal: cerca de 1/50. Mesmo em espécies próximas, como o gorila, essa relação é seis vezes menor. Com um peso de cerca de 1,5kg, o cérebro contém, em média, 11 000 milhões de células (10 000 milhões de neurónios e 1000 milhões de células de suporte, a glia). Pode ser dividido em três grandes zonas, consoante a posição no interior do crânio: anterior, médio e posterior.
O cérebro anterior é, filogeneticamente, o mais recente, sendo formado, sobretudo, pelo córtex cerebral (zona mais externa, formada por substância cinzenta). É a área mais desenvolvida, sendo a sede do pensamento, da inteligência e da memória. Apresenta-se segmentado em dois hemisférios que se dividem depois, cada um, em dois lóbulos. O hemisfério direito controla o lado esquerdo do corpo e vice-versa, estando as duas metades do cérebro ligadas por um feixe de fibras nervosas, o corpo caloso. Nesta zona cerebral situa-se ainda o tálamo, que liga a informação sensorial ao córtex, e o hipotálamo, centro nervoso responsável pelo controle de importantes funções inconscientes, como a temperatura, regulação da sensação de sede e fome, função sexual e emoções básicas, como o medo e a raiva. O hipotálamo controla, ainda o sistema de glândulas endócrinas.
O cérebro médio é a primeira zona do cérebro a iniciar a sua formação, sendo constituído, sobretudo, por nervos aferentes e eferentes, que levam informação de e para a espinal medula. Na zona inferior, temos o bolbo raquidiano, que controla processos vitais automáticos, como a digestão, respiração e ciclo cardíaco. Acima do bolbo está o sistema reticular de atuação, que controla os estados de sono e de vigília, assim como a capacidade de atenção.
Finalmente, o cérebro posterior ou cerebelo controla os movimentos comandados pelo córtex motor, assegurando o equilíbrio e a postura, assim como a coordenação motora.
O funcionamento do cérebro baseia-se na emissão de impulsos elétricos, através dos neurónios, sendo, por isso, possível monitorizar a atividade cerebral pela medição da corrente elétrica, através de elétrodos colocados no couro cabeludo - encefalograma. O córtex cerebral apresenta inúmeras pregas - circunvoluções -, que lhe permitem aumentar a sua área, mantendo um volume constante.
Vários estudos anatómicos têm tentado desenvolver a caracterização do tipo de atividades controladas por cada área do córtex. No entanto, embora se possam definir algumas zonas como o centro de comando de uma dada função específica, ela não é a única área envolvida, já que o cérebro funciona como um todo interdependente. Genericamente, pode dizer-se que o lado esquerdo controla as capacidades lógicas e verbais, enquanto o direito é o centro artístico, visual e de orientação. Na área frontal concentram-se os centros do comportamento e das emoções, e, progredindo para trás e para cima, encontramos o centro dos movimentos e do tato. Lateralmente, temos os centros da fala e da audição, enquanto a visão e da associação visual se encontram na zona traseira (occipital).