脑控制着我们身体的内部功能。它还整合了感觉冲动和信息，以形成感知、思想和记忆。脑给了我们自我意识和在这个世界中的言语和运动的能力。有四个主要区域让这一切成为可能：大脑及大脑皮层让我们能有意识地控制我们的行为。间脑协调感觉、管理情绪并控制整个内部系统。小脑调节身体运动、言语协调和平衡，脑干则传递来自脊髓的信号并引导基本内部功能和反射。
大脑是最大的脑结构和前脑的一部分。它向外突出的部分即大脑皮层，这里不仅处理感觉和运动信息，还使意识和我们思考自己和外部世界的能力成为可能。这就是大多数人听到术语“灰质”时的想法。大脑皮层组织主要包含神经元细胞体，其褶皱和裂隙（称作沟与回）让大脑有了标志性的褶皱表面。大脑皮层分左半球和右半球。每个半球分成四个叶：额叶、颞叶、枕叶和顶叶。这些叶是功能性的节段。它们分管思想和记忆、计划和决策以及语言和感官认知。
小脑是脑部第二大部分。它位于大脑后叶（枕叶）下方，作为后脑的一部分。和大脑一样，小脑也分左右半球。中央区域（小脑蚓）将它们相连。在内部组织内显示有一个中央白色脑干，它被称为小脑活树，它的分支和小分支遍布整个半球。小脑的主要功能是保持姿势和平衡。我们在跳向一边，向前走或忽然转弯时，它会下意识地评估每个动作。然后小脑向大脑发出信号，指示将会调整我们的姿势来保持平稳的肌肉活动。
脑干将脊髓连接到大脑高级思维的中心。脑干由延髓、脑桥和中脑三个结构构成。延髓是脊髓的延伸，并和上方的脑桥相连。延髓和脑桥还被认为是后脑的一部分。中脑将脑桥和间脑连接到前脑。除传递感觉和运动信号外，脑干的结构还引导非自主功能。脑桥协助控制呼吸节奏。延髓负责呼吸、消化和循环，以及吞咽、咳嗽和打喷嚏一类的反射。中脑有助于运动控制、视觉和听觉，以及与视听相关的反射。
间脑是前脑的一个区域，同时连接到中脑（脑干的一部分）和大脑。丘脑构成了大部分的间脑。它由两个对称的卵形实质组成，具有通过大脑皮层向外辐射的神经元。感觉数据从脑干涌入丘脑，还有来自脑部不同区域的情感、内脏和其他信息。丘脑将这些信息传递到大脑皮层的适当区域。它确定了哪些信号需要意识感知，哪些应用作学习和记忆。
下丘脑是间脑的一部分，这是前脑的一个连接到中脑和大脑的区域。下丘脑帮助处理嗅觉、味觉和视觉的感觉脉冲。它管理着疼痛和愉悦、攻击性和娱乐性等情感。下丘脑也是我们内脏的控制中心，调节维持机体日常的内分泌系统和内部功能。它将神经信号转化为激活和抑制激素并送往垂体。这些激素能激活或抑制垂体激素的释放，这些垂体激素专门针对身体的特定腺体和组织。同时，下丘脑还管理负责无意识内部功能的自主神经系统。它发出睡眠周期和其他昼夜节律信号，调节摄食并监控和调整身体的化学成分及温度。
