Развитие головного мозга в филогенезе определяется условиями жизни и обусловлено развитием высших органов чувств, расположенных в голове, и двигательного аппарата. У бесчерепных (ланцетник) нет переднего мозга. У круглоротых (миноги) он находится в зачаточном состоянии и представлен крупными обонятельными лопастями. У костистых рыб передний мозг мало развит; большие полушария отсутствуют. У некоторых рыб есть только обонятельные доли, а у других — зрительные.

Строение полушарий головного мозга человека. Конечный, или большой, мозг состоит из правого и левого больших полушарий. У взрослого человека вес больших полушарий равен 80% веса головного мозга. Они разделены глубокой продольной бороздой. В глубине этой борозды находятся соединяющие большие полушария мозолистое тело и свод. Мозолистое тело состоит из нервных волокон и относится к новой коре. У человека оно достигает наибольшего развития. Передняя его часть называется коленом, переходящим в клюв; средняя — стволом, а задняя, постепенно утолщаясь, образует валик. Поперечные волокна мозолистого тела в каждом полушарии веерообразно расходятся, образуя лучистость. Под мозолистым телом расположен свод. Передние ножки свода направляются в сосковидные тела, а задние — в аммониев рог.

В головном мозге нет лимфатических сосудов и заполняющей их лимфы. Внутри мозга, в мозговых желудочках, центральном канале спинного мозга и подпаутинном пространстве находится спинномозговая жидкость. Она заполняет цистерны — промежутки между листками паутинной и мягкой оболочек. При вдохе и выдохе и движениях головы и туловища спинномозговая жидкость перемешивается и сообщается с веществом мозга через околососудистые щели, проникающие из мягкой оболочки в ткань мозга.

Головной мозг снабжают кровью две внутренние сонные и две позвоночные артерии, которые соединяются в одну основную. Основная артерия делится на задние артерии большого мозга, которые анастомозируют с внутренними сонными артериями, образуя на основании мозга артериальный (виллизиев) круг. От артериального круга отходят артерии, снабжающие мозг кровью. Большое значение для функции головного мозга имеет не только поверхность соприкосновения капилляров с нейронами, но и характер распределения артериальных и венозных капилляров, окружающих нейрон. Общая длина капилляров и других кровеносных сосудов головного мозга доходит до 120 км. Деятельность головного мозга обеспечивается непрерывным кровоснабжением.

Локализация функций в больших полушариях. Кора больших полушарий головного мозга делится на основные зоны, состоящие из нескольких корковых полей. Каждая из этих зон выполняет определенную общую функцию, а составляющие ее поля специализированно участвуют в реализации отдельных элементов этой функции. Однако благодаря проводящим путям в осуществлении отдельных звеньев высшей и низшей нервной деятельности участвует несколько зон больших полушарий, определенные подкорковые центры, ядра мозгового ствола и сегменты спинного мозга.