در انسان، مغز و نخاع مجموعاً بخش دستگاه عصبی مرکزی (CNS) را تشکیل می‌دهند که وظیفه آن دریافت وضعیت درونی و بیرونی بدن از دستگاه عصبی پیرامونی(PNS) موجود در نقاط مختلف بدن، پردازش پیام‌های دریافتی و صدور فرامین مرتبط می‌باشد.
مغز شامل نیمکره‌های مخ، مخچه و ساقه مغز است. بیشتر حجم مغز را نیمکره‌های مخ تشکیل می‌دهند. نیمکره‌های مخ باعث می‌شوند تا انسان بتواند فکر کند و حرف بزند و مسائل را حل کند.
نیمکره چپ فعالیت‌های نیمه راست بدن و نیمکره راست فعالیت‌های نیمه چپ بدن را کنترل می‌کند. اما آن‌ها همکاری هم دارند مثلاً در موقع نگاه کردن.
هر دو نیم کره به‌طور همزمان از همه بدن اطلاعات را دریافت و پردازش می‌کنند. هر نیم کره کارهای مخصوص به خود را نیز دارد؛ مثلاً نیم کره چپ به توانایی استدلال و ریاضیات و نیم کره راست مخ در مهارت‌های هنری تخصص یافته‌است. مخچه هم مرکز برخی تعادل بدن است و با ورزش‌های مانند ژیمناستیک و بندلغزی تقویت می‌شود.
بخش دیگر مغز، ساقه مغز است که اتصال‌دهندهٔ مخ ومخچه به نخاع است. ساقه مغز شامل سه بخش است:مغز میانی، پل مغزی و بصل النخاع. بصل النخاع در بالای نخاع است و مرکز فعالیت‌های غیرارادی بدن است و برای همین مشهور به گره حیات است. مخ شامل لوب‌های مختلفی است:
لوب آهیانه‌ایلوب پیشانیلوب گیجگاهیلوب پس‌سری
که در هر یک از این لوب‌ها حواس مختلفی وجود دارد برای مثال لوب پیشانی: حس بویایی، لوب پس‌سری: حس بینایی، لوب گیجگاهی: حس شنوایی و لوب آهیانه‌ای: مرکز حواس پیکری مانند لامسه. همچنین مغز دارای دستگاه لیمبیک هست.
مغز در همهٔ مهره‌داران و بیشتر بی‌مهرگان مرکز دستگاه عصبی است. تنها شماری از بی‌مهرگان مانند اسفنج دریایی،عروس دریایی، آب‌دزدک دریایی بالغ و ستاره دریایی مغز ندارند، هرچند دارای بافت عصبی پراکنده‌ای هستند. مغز در سر و معمولاً نزدیک اندام‌های حسی نخستین مانند بینایی، بویایی، چشایی و شنوایی قرار دارد. مغز مهره‌داران پیچیده‌ترین اندام بدنشان است.
از دید فیزیولوژی و تکاملی زیستی، کار مغز کنترل متمرکز بر روی سایر اندام‌های بدن است. مغز با تولید الگوهای فعالیت ماهیچه‌ها یا با هدایت مواد شیمیایی تراوشی کههورمون نام دارند، بدن را کنترل می‌کند. این کنترل متمرکز سبب پاسخ سریع و هماهنگ به تغییرات محیط می‌شود. برخی انواع پایه‌ای از پاسخ مانند بازتاب یا رفلکس عصبیمی‌تواند توسط طناب نخاعی یا گانگلیون‌ها ایجاد شود، اما کنترل پیچیده و هدفمند بر رفتارها بر پایهٔ حس‌های ورودی پیچیده نیازمند توانایی یکپارچه‌سازی اطلاعات یک مغز متمرکز است.
محققان دانشگاه نورث‌وسترن در آمریکا درحین مطالعه اثرات یک داروی ضد افسردگی بر روی موش‌ها به این نتیجه رسیدند که عملکرد مغزهای دو جنس مذکر و مؤنث در سطح مولکولی متفاوت است. دراین مطالعه یک تفاوت شیمیایی در میان مغزهای مذکر و مؤنث کشف شد و محققان دریافتند که این اختلاف در سطح مولکولی و در تعامل میان مولکول‌های ERalpha و mGluR1 است.[۳]
از نظر فلسفی نیز آنچه که مغز را متمایز از بقیه اندام‌ها می‌کند، ایجاد ارتباط فیزیکی بین بدن و ذهن است. امروزه دانسته‌های دقیقی در مورد کار هر یک از سلول‌های مغز وجود دارد اما درک همکاری همزمان و روش عمل میلیون‌ها سلول مغزی با هم هنوز نیاز به پژوهش دارد.
