主要包括左、右大脑半球，是中枢神经中最大和最复杂的结构，也是最高部位；是调节机体功能的器官，也是意识、精神、语言、学习、记忆和智能等高级神经活动的物质基础。大脑半球表面呈现不同的沟或裂。沟、裂之间隆起的部分叫脑回。大脑半球借沟和裂分为5叶：即额叶、颞叶、顶叶、枕叶和脑岛。大脑半球表层为灰质，深层为髓质。髓质内含有神经纤维和核团，其中有4对核团位于脑底部称基底神经节（核），包括尾状核、豆状核、杏仁核和屏状核。尾状核与豆状核又称为纹状体。纹状体损伤会产生舞蹈病（肌张力下降，运动过多过快）及震颤麻痹（当中脑黑质发生病变时），全身肌紧张增高，运动迟缓等。半球内的白质有各种走向的，如连合左、右两半球的纤维，连接同侧半球的纤维，联系大脑皮质和脑干，脊髓的上下行纤维，后者都要经过内囊，在脑的水平切面上，内囊是宽厚的白质层，分3部分即内囊前脚、内囊后脚和内囊膝。各部分都有相应的纤维束通过。内囊损伤可引起偏瘫、偏音和偏身感觉丧失的三偏症。大脑半球内部的腔隙叫侧脑室，内容脑脊液。人体功能在大脑皮质上有定位关系，如感觉区、运动区等在大脑皮质上都有对应位置。实现大脑皮质的感觉功能和调节躯体运动等功能。人类有语言和思维，中枢偏于皮质左侧，称为优势半球。