A központi idegrendszer az agyból és a gerincvelőből áll. Ez a test elsődleges szabályozási és integrációs központja, amely érzékszervi információkat fogad, feldolgoz, és motoros parancsokat ad ki.

Az agyat a koponya és három réteg agyhártya védi; a gerincvelő a gerincoszlopon belül fut, és hasonlóan burkolódik. Mindkettőt agy-gerincvelői folyadék fürdeti, amely kipárnázza őket, és segít szabályozni a kémiai környezetet. A gerincvelőben felszálló pályák érzékszervi jeleket szállítanak az agy felé; leszálló pályák motoros jeleket az izmok és a mirigyek felé. A reflexívek magában a gerincvelőben is kialakulhatnak, lehetővé téve a gyors válaszokat közvetlen agyi beavatkozás nélkül.

A központi idegrendszer károsodása gyakran maradandó, mivel az érett neuronok regenerációs képessége korlátozott. A stroke, a trauma, a szklerózis multiplex és a neurodegeneratív betegségek mind jól szemléltetik a védett, de sebezhető magban bekövetkező zavarok következményeit. A gerincvelő-javítással és az agy-számítógép interfészekkel kapcsolatos kutatások folyamatosan feszegetik a lehetséges felépülés határait.

Minden tudatos mozdulat, minden érzékelt érzés és minden gondolat a központi idegrendszer ép működésétől függ.