У всіх видів хребетних на головний і спинний мозок з’являється у вигляді трубки товщиною в один клітинний шар. У передній частині трубки з’являються три потовщення або первичных мозкових міхура. З них розвиваються задній мозок, середній і передній. З переднього міхура утворюється більше всього відділів головного мозку, в тому числі дві камери з лівої і правої сторони, у яких і утворюються півкулі головного мозку.

Структур переднього мозку зазвичай приписують «вищі» інтелектуальні функції. Головні частки переднього мозку отримали назви за своїм місцем розташування (в дужках вказані їх головні функції): потилична (зір), скронева (слух і мова), тім’яна (реакція на сенсорні стимули і управління рухами), лобова (координація функцій інших областей кори). Півкулі головного мозку відрізняються щодо функціонування аналогічних, паралельних відділів. Це явище було названо асиметрією головного мозку. Підтвердженням служить спостереження з повсякденної практики. Більшість людей віддає перевагу правій руці, керованої лівою половиною мозку. Лінгвістичні здібності теж пов’язують з лівою стороною. Тому раніше вважалося, що ліва півкуля більш важливе, домінуюче, а праве — підпорядковане.

В останні роки стало ясно, що кожна півкуля володіє своїми особливими талантами». Якщо ліва півкуля відповідає за оперування словесної, знаковою інформацією: читання, рахунок, операції аналізу, то праве домінує в таких властивостях, як музичність, розпізнавання складних зорових образів, вираження і розпізнавання емоцій, операції синтезу, узагальнення.

Середній мозок включає таламус і гіпоталамус. У таламических полях і ядрах відбувається перемикання майже всієї інформації, що входить в передній мозок і виходить з нього. Гіпоталамічні ядра і поля служать передавальними (релейними) станціями для внутрішніх систем — вони контролюють інформацію про стан організму, що надходить від внутрішніх органів і вегетативної нервової системи.

Довгастий мозок, міст, стовбур і мозочок утворюють задній мозок. Поля і ядра мосту і стовбура мозку контролюють дихання і серцевий ритм і мають найважливіше значення для підтримки життя. Мозочок отримує і модифікує інформацію про положення тіла і кінцівок. У мозочку зберігаються основні програми засвоєних рухових реакцій.Найпростіший рух, будь-яка думка людини регулюються складною роботою всього головного мозку.