大腦半球的表層是灰質，這裏是神經元細胞聚集的部位，被稱為大腦皮層（也叫大腦皮質），大約厚2～3毫米，神經元細胞的總數為140億個左右。大腦半球表麵由於有許多的溝和回，從而使大腦皮層的總麵積大大增加，也使神經元的總數大大增加。大腦皮層以內是白質，由神經纖維組成，其中有些神經纖維將左、右兩個大腦半球聯係起來，叫做胼胝體，還有些神經纖維把大腦上層跟間腦、腦幹、小腦和脊髓聯係起來。這樣，大腦皮層便可以通過這些神經纖維來調節全身各個器官、組織的活動了。
大腦半球是中樞神經係統最高級的部位，調節全身各部分的生理活動。身體各部分的運動和感覺等功能都分別由大腦皮層的一定部位來管理。這些一定部位叫做區或者中樞。由於跟大腦皮層相聯係的神經纖維在延髓處是交叉的，也就是說，左側的神經纖維通向身體右側，右側的神經纖維通向身體左側。所以，左側大腦半球管理身體右側，右側大腦半球管理身體左側。
在這些中樞裏麵，軀體運動中樞、軀體感覺中樞、語言中樞、視覺中樞和聽覺中樞比較重要。下麵我們分別介紹一下這些中樞。
（一）軀體運動中樞
軀體運動中樞是支配肢體運動的高級中樞。如果這個中樞或者與其相聯係的神經纖維遭到損傷，例如由於腦溢血而壓迫這些神經纖維，就會出現對側的肢體癱瘓，這就是通常所說的半身不遂或中風。這也就是說，如果左側大腦半球的軀體運動中樞遭到損傷，則右側軀體出現半身不遂，因為大腦皮層相聯係的神經纖維在延髓處是交叉的。
（二）軀體感覺中樞
軀體感覺中樞是管理軀體感覺的高級中樞。如果這個中樞或者跟其相聯係的傳入神經纖維遭到損傷，就會出現對側軀體感覺障礙。
（三）語言中樞
語言是人類的交際工具，是人類所特有的功能活動。共有三個語言中樞：運動語言中樞、聽性語言中樞、視性語言中樞，它們都同語言功能有關，但三者之間並不相同。它們的區別在於：運動性語言中樞，同說話功能有關，這個中樞受到損傷就會喪失說話的能力，但仍能發音；聽性語言中樞同聽取別人說話有關；而視性語言中樞則和閱讀及理解文字有關。
此外，在大腦半球枕葉有視覺的高級中樞——視覺中樞，視覺中樞同形成視覺有關。在顳葉上部有聽覺的高級中樞——聽覺中樞，這個中樞和形成聽覺有關。
腦神經共有12對。這12對腦神經分別從顱骨的一些孔道穿出，分布到頭麵部的器官和胸腔、腹腔的內髒器官。這12對腦神經分別是：1.嗅神經；2.視神經；3.動眼神經；4.滑車神經；5.三叉神經；6.外展神經；7.麵神經；8.位聽神經；9.舌咽神經；10.迷走神經；11.副神經；12.舌下神經。在這12對神經中，第1、2、8對腦神經是感覺神經，第3、4、6、11、12對腦神經是運動神經。第5、7、9、10對腦神經是混合神經。
交感神經和副交感神經
腦和脊髓跟全身的各個部分都有神經相聯係。這些神經按照功能可以分為兩大類：感覺神經（也叫傳入神經）和運動神經（也叫傳出神經）。運動神經又分為兩類：一類是支配骨骼肌活動的，叫做軀體運動神經；另一類是支配內髒器官活動的，叫做植物性神經。植物性神經分布到心肌、各個內髒器官（包括血管）的平滑肌和腺體等各處。
植物性神經按照結構和功能的不同，可以分為交感神經和副交神經兩種。植物性神經與軀體運動神經不同，從中樞神經係統發出的纖維不直接到達效應器，而是在抵達效應器前先進入並終止於某一外周神經節，再由神經節內神經元發出神經纖維支配效應器。
交感神經的低級中樞位於胸段與腰段的脊髓側角內。交感神經纖維從胸、腰段脊髓側角發出，其中的一部分纖維終止於附近的交感神經節。交感神經節的數量很多，大部分都排列在脊柱的兩側。這些交感神經節依靠神經纖維上下互相串連成一條長鏈狀的神經幹，這被稱為交感幹，交感幹在脊柱兩側各有一條。由交感幹上發出的神經纖維支配著內髒。另有一部分交感神經纖維並沒有在交感幹內更換神經元，而隻是從交感幹內穿行而過，走向腹腔內的腹腔神經節，並且在腹腔神經節更換神經元，並由此再發出神經纖維，分布於內髒各器官。