脳の大きさは男性は1350〜1500グラム、女性では1200〜1250グラム程度とそこそこ性差・個人差があるが、脳の大きい人ほど知能が高いとは限らない。人体の中でも肝臓と並び非常にエネルギー消費が激しい器官で、人間の体重に占める脳の重さは2%ほどに過ぎないが、エネルギーの消費量は18〜20%を占める。

このため酸欠や栄養欠乏に極めて弱く、それらの状況下では短時間で脳細胞の死から脳機能の喪失を招く。窒息や溺水、あるいは急な心肺停止を起こすと、運よく蘇生して心肺機能は回復しても脳機能が喪失している、いわゆる脳死状態に陥っているケースも多い。また、熱にも非常に弱く、熱中症や高熱でも容易にダメージを受けてしまう。

脳は非常に複雑な臓器であり、解剖してみてもその機能はほとんど分からなかった。大雑把な機能は怪我や病気で脳を損傷した人の研究で少しずつ明らかにされてきたが、細部については依然として不明である。近年、MRIなどにより生きた脳を細胞レベルで解析するコネクトームプロジェクトによって神経細胞の接続の解析が試みられているが、得られるデータが巨大過ぎて（ビッグデータ）コンピュータの助けなしには解析が困難である。

大脳

大脳は人間において非常に発達している部分で、脳全体の8割を占める。全体的に大きなしわがあり、表面部は神経細胞の細胞体が多く集まっており灰白質と呼ばれ、深部には神経細胞の刺激を伝達する軸索が集まっており白質と呼ばれる。右脳と左脳の2つの大脳半球があり、脳梁でつながっている。思考や意識、記憶、体の意識的な運動や感覚を司る。人間では言語や視覚に関わる部分が特に発達していることが知られているが、詳しいことはまだよく分かっていない。

大脳辺縁系

大脳と脳幹を繋ぐ部分にある、記憶の固定や感情の動きに関わる扁桃体、記憶や空間学習能力に関わる海馬などの総称。大脳や小脳に比べると研究が進んでおり、役割が比較的よく分かっている領域が多い。視神経と嗅神経はここにつながっている（他の神経は脳幹または脊髄につながる）。

小脳

大脳の下に位置する、大脳の10分の1ほどの大きさの器官。大脳よりも多くの神経細胞がある。体の運動機能を調整し、体のバランスを保ったりする役割があることが古くから知られているが、近年知能にも大いに関わっていることがわかってきた。

脳幹

脳幹は大脳と小脳の下に位置する。脳の中でも最も原始的な部分で、呼吸や心臓の動きなど生命維持に直接関わる役割を担う。脳幹が麻痺すると自発呼吸が失われ、脳幹に回復不可能な障害が生じると脳死を引き起こす。ホルモンの産生と放出により自律神経機能を調節する視床下部もここに位置する。また、脊髄につながり、全身の神経との通路にもなっている。