Il cervello è l'organo principale del sistema nervoso umano e, insieme al midollo spinale, costituisce il sistema nervoso centrale. Il cervello è costituito dal telencefalo e dal diencefalo. Esso controlla la maggior parte delle attività dell'intero organismo, elaborando, integrando e coordinando le informazioni che riceve dagli organi di senso e prendendo decisioni in merito alle istruzioni da inviare al resto del corpo. Il cervello è contenuto e protetto dalla scatola cranica. Il telencefalo è la parte più grande del cervello umano ed è diviso in due emisferi cerebrali. La corteccia cerebrale è uno strato esterno di materia grigia, che copre il nucleo della materia bianca. La corteccia è divisa in neocorteccia e l'allocorteccia che è molto più piccola. La neocorteccia è composta da sei strati neuronali, mentre l'allocorteccia ne ha tre o quattro. Ogni emisfero è convenzionalmente suddiviso in quattro lobi: il lobo frontale, il lobo parietale, il lobo occipitale e il lobo temporale. Il lobo frontale è deputato alle funzioni esecutive, quali l'autocontrollo, la pianificazione, il ragionamento e il pensiero astratto, mentre il lobo occipitale è dedicato alla vista. All'interno di ciascun lobo, le aree corticali sono associate a funzioni specifiche, come le regioni sensoriali, motorie e associative. Sebbene gli emisferi sinistro e destro siano sostanzialmente simili per forma e funzione, alcune funzioni sono associate a un lato, come il linguaggio nella parte sinistra e le capacità visuali-spaziali nella destra. Gli emisferi sono collegati da tratti nervosi commissurali, il più grande dei quali è il corpo calloso.
Il cervello è collegato al midollo spinale grazie al tronco cerebrale. Quest'ultimo è formato dal mesencefalo, dal ponte di Varolio e dal midollo allungato. Il cervelletto è collegato, a sua volta, al tronco cerebrale da coppie di peduncoli. All'interno del cervello vi è il sistema ventricolare, costituito da quattro ventricoli interconnessi in cui viene prodotto e fatto circolare il liquido cerebrospinale. Sotto la corteccia cerebrale sono presenti diverse strutture importanti, tra cui il talamo, l'epitalamo, la ghiandola pineale, l'ipotalamo, l'ipofisi e il subtalamo; le strutture limbiche, tra cui l'amigdala e l'ippocampo; il claustro, i vari nuclei dei gangli della base; le strutture del proencefalo basale e i tre organi circumventricolari. Le cellule del cervello comprendono i neuroni e le cellule gliali di supporto. Vi sono oltre 86 miliardi di neuroni nel cervello e un numero più o meno uguale di altre cellule. L'attività cerebrale è resa possibile dalle interconnessioni tra i neuroni e dal loro rilascio di neurotrasmettitori in risposta agli impulsi nervosi. I neuroni si connettono per formare percorsi neurali e complesse reti neurali.
Il cervello è protetto dal cranio, sospeso nel liquido cerebrospinale e isolato dal flusso sanguigno dalla barriera emato-encefalica. Nonostante tutto ciò, è comunque suscettibile di lesioni, malattie e infezioni. Le lesioni possono essere causate da un trauma fisico o una perdita di afflusso di sangue, una condizione nota come ictus. Il cervello è suscettibile di disturbi degenerativi, come la malattia di Parkinson, le demenze (tra cui la malattia di Alzheimer) e la sclerosi multipla. Si ritiene che le condizioni psichiatriche, incluse la schizofrenia e la depressione clinica, siano associate a disfunzioni cerebrali. Il cervello può anche essere sito di tumori, sia benigni che maligni; quest'ultimi principalmente provengono da altri siti nel corpo (metastasi). Lo studio dell'anatomia del cervello prende il nome di neuroanatomia, mentre lo studio della sua funzione è la neuroscienza. Un certo numero di tecniche sono utilizzate per studiare il cervello. Campioni prelevati da cadaveri o da altri animali, esaminati al microscopio, hanno tradizionalmente fornito molte informazioni per comprenderne struttura e funzionamento. Le tecnologie di imaging medicale come il neuroimaging funzionale e le registrazioni elettroencefalografiche (EEG) sono importanti per lo studio del cervello. L'anamnesi delle persone con lesioni cerebrali ha fornito informazioni sulla funzione di ciascuna parte del cervello.
Nella cultura, la filosofia della mente ha tentato per secoli di affrontare la questione della natura della coscienza e del problema mente-corpo. Nel corso del XIX secolo, la pseudoscienza della frenologia tentò di localizzare gli attributi della personalità nelle regioni della corteccia.
