El cervell és la part més alta del sistema nerviós i la de més massa. Pesa uns 1.350 g i conté uns 100.000 milions de neurones. Es troba contingut en les parts anterior i mitjana del crani, i s’adapta a la forma interna de la cavitat cranial. És una massa de forma semiovoide, semblant a una nou, amb la cara superior convexa i la inferior aplanada, de forma irregular. Es compon de dues parts simètriques anomenades hemisferis cerebrals.
La part més externa és l’escorça cerebral, que consisteix en substància grisa d’uns 2 mm o 3 de gruix, formada fonamentalment per cossos de neurones. La superfície del cervell és irregular i forma nombrosos solcs i fenedures. En cada hemisferi cerebral hi ha diverses fenedures profundes, anomenades cissures, que delimiten diverses zones o lòbuls, cadascun dels quals és anomenat coml’os del crani sota el qual es troba: frontal, parietal, temporal i occipital. Les cissures principals són la cissura de Roland, que separa el lòbul frontal del lòbul parietal, i la cissura de Silvio, que separa els dos anteriors del lòbul temporal. A l’interior de cada lòbul hi ha unes fenedures menys profundes, els solcs, que delimiten unes zones allargades anomenades circumvolucions. Hi ha d’altres fenedures menors, anomenades incissures, que delimiten àrees, cadascuna de les quals realitza una funció específica.
L’escorça es compon de capes de neurones de diversos tipus. Les que més predominen són les cèl·lules piramidals, neurones amb el cos en forma de piràmide, que tenen característicament una dendrita principal, més llarga que les altres, que estableix contacte amb altres neurones als nivells més alts de l’escorça. L’axó d’aquestes neurones es dirigeix cap a l’interior del cervell, per sota la substància grisa, i s’adreça a d’altres àrees del cervell o altres zones del sistema nerviós.
Sota l’escorça, hi ha la substància blanca del cervell, formada pels axons de les neurones corticals i els de neurones d’altres parts de l’encèfal que s’adrecen a l’escorça cerebral. En la substància blanca destaca el cos callós, una làmina blanca i espessa, amb forma de falç invertida, constituïda per nombroses fibres que passen d’un hemisferi cerebral a l’altre.
A l’interior del cervell, dins la substància blanca, hi ha acumulacions de cossos neuronals que constitueixen els nuclis grisos centrals. El més gran d’aquests nuclis és el tàlem, una massa ovoide que es troba en cadascun dels hemisferis, a prop de la part central del cervell. El nucli caudal és una altra acumulació de substància grisa, que és al voltant del tàlem tot formant una ferradura oberta cap endavant que per la part superior estableix contacte amb el tàlem. Fora d’aquests dos, hi ha el nucli lenticular. Més avall dels nuclis anteriors hi ha l’hipotàlem, un conjunt important de nuclis grisos que són en contacte amb la resta del sistema nerviós central i connecten, a través de fibres nervioses i vasos sanguinis, amb la hipòfisi, una glàndula situada sota el cervell que regula el sistema endocrí.
Entre el tàlem i el nucli lenticular hi ha la càpsula interna, una important làmina de substància blanca, formada per les fibres nervioses que connecten l’escorça cerebral amb el tàlem, el tronc encefàlic i la medul·la espinal.