Το κεντρικό νευρικό σύστημα αποτελείται από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό. Είναι το κύριο κέντρο ελέγχου και ολοκλήρωσης του σώματος, λαμβάνει αισθητηριακές πληροφορίες, τις επεξεργάζεται και εκδίδει κινητικές εντολές.

Ο εγκέφαλος προστατεύεται από το κρανίο και από τρία στρώματα μηνίγγων. Ο νωτιαίος μυελός διατρέχει τη σπονδυλική στήλη και είναι παρόμοια περιτυλιγμένος. Και οι δύο είναι βουτηγμένοι σε εγκεφαλονωτιαίο υγρό που τις προστατεύει και βοηθά στη ρύθμιση του χημικού περιβάλλοντος. Οι ανιούσες οδοί του νωτιαίου μυελού μεταφέρουν αισθητηριακά σήματα προς τον εγκέφαλο, ενώ οι κατιούσες οδοί μεταφέρουν κινητικά σήματα προς τους μύες και τους αδένες. Τα αντανακλαστικά τόξα μπορούν να ολοκληρωθούν μέσα στον ίδιο τον νωτιαίο μυελό, επιτρέποντας ταχείες αντιδράσεις χωρίς άμεση εμπλοκή του εγκεφάλου.

Η βλάβη στο κεντρικό νευρικό σύστημα είναι συχνά μόνιμη, επειδή οι ώριμοι νευρώνες έχουν περιορισμένη ικανότητα αναγέννησης. Το εγκεφαλικό επεισόδιο, το τραύμα, η σκλήρυνση κατά πλάκας και οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες καταδεικνύουν τις συνέπειες της διαταραχής εντός αυτού του προστατευμένου αλλά ευάλωτου πυρήνα. Η έρευνα για την επιδιόρθωση του νωτιαίου μυελού και τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή συνεχίζει να διευρύνει τα όρια της πιθανής ανάκαμψης.

Κάθε σκόπιμη κίνηση, κάθε αντιληπτή αίσθηση και κάθε σκέψη εξαρτάται από την άθικτη λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος.