大腦半球表麵為灰質即大腦皮質。大腦皮質是神經係統調節人體生理活動的最高中樞。根據大腦皮層各個部位在主要機能上的差異，可將其劃為許多機能區，也叫神經中樞，比較重要的有軀體運動中樞(管理身體對側骨骼肌的隨意運動)、軀體感覺中樞(管理身體對側皮膚、肌肉等處的感覺)、語言中樞(絕大多數人在左側半球)、視覺中樞和聽覺中樞等。
大腦皮層之下為白質，由神經纖維組成，聯係皮層上各個中樞，並把皮層與皮層下各中樞聯係起來。這樣，大腦皮層便可以調節全身各器官的活動。這些神經纖維束受到損傷，就會出現相應的機能障礙。例如，腦出血損傷了一側發自皮層軀體運動中樞下行的神經纖維束，便會出現對側肢體癱瘓。在半球深部還有一灰質塊，稱為基底神經節，由尾狀核和豆狀核等組成。基底神經節與肌肉運動調節有關，當它發生病變時，則出現不隨意動作。
自主神經：在腦神經和脊神經中都有分布到內髒、心血管和腺體的神經。支配內髒、心血管和腺體的傳出神經叫做自主神經。因此，又稱為內髒神經。它包括交感神經和副交感神經兩部分，但它們的作用是相反的。例如交感神經能使瞳孔擴大，副交感神經則使瞳孔縮小；交感神經使心跳加快，心收縮力加強，副交感神經則使心跳減慢，心收縮力減弱。所以，當我們做劇烈運動時，交感神經活動加強而副交感神經的活動則減弱，使心跳加快加強。而當人休息時，副交感神經的活動加強而交感神經的活動減弱，則心跳減慢減弱。這樣，內髒器官的活動才能相互協調和精確。