O cérebro, porção menos volumosa do encéfalo, é constituído por dois hemisférios cerebrais, conectados pelo corpo caloso. Sua porção externa, o córtex cerebral, é formada por substância cinzenta, e sua porção interna é formada por substância branca, cujas neurofibras chegam ao córtex ou saem dele.

O diencéfalo compreende o tálamo, o epitálamo e o hipotálamo. O tálamo reorganiza os estímulos, pois recebe e reenvia informações dos órgãos dos sentidos para as áreas do “córtex cerebral e transmite informações motoras à musculatura. No epitálamo, situa-se a glândula pineal, que atua nos padrões de sono e vigília.

O mesencéfalo é responsável pelo controle de funções motoras e sensoriais, por reflexos visuais e auditivos e pela regulação de algumas funções viscerais, embora não auxilie na manutenção do tônus muscular.

A ponte participa da retransmissão de impulsos para o cerebelo e do controle da digestão. Como as vias motoras se cruzam na ponte, ocorre o que chamamos de domínio contralateral: o hemisfério esquerdo do cérebro controla o lado direito do corpo, e vice-versa.