Большие полушария головного мозга — наиболее обширный и массивный отдел центральной нервной системы. Оба полушария, разделенные продольной щелью, соединяются между собой несколькими спайками белого вещества, из которых самая мощная — мозолистое тело. Спайки состоят из нервных волокон, связывающих нервные центры обоих полушарий. Поверхность полушарий покрыта слоем серого вещества толщиной до 5 мм, называемого корой больших полушарий. Под корой больших полушарий расположено белое вещество, состоящее из множества нервных волокон.

Головной и спинной мозг со всех сторон окружены цереброспинальной жидкостью, что предохраняет их от травмирования при резких движениях, ушибах и т.п. Эта жидкость участвует также в обмене веществ в центральной нервной системе, является составной частью так называемого гематоэнцефалического барьера — сложной системы иммунной защиты мозга от проникновения из крови токсических веществ, вирусов и бактерий.

Центральная нервная система кровоснабжается очень богатой и разветвленной сетью кровеносных сосудов и потребляет около 20 процентов кислорода, разносимого кровью по всем органам и системам, что обеспечивает высокую работоспособность нервных клеток и волокон. Нуждаясь в интенсивном кровоснабжении, мозг чрезвычайно чувствителен к его недостаточности.