Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Het is het belangrijkste controle- en integratiecentrum van het lichaam, dat sensorische informatie ontvangt, verwerkt en motorische commando's geeft.

De hersenen worden beschermd door de schedel en drie lagen hersenvliezen; het ruggenmerg loopt door de wervelkolom en is op dezelfde manier omhuld. Beide worden omgeven door hersenvocht dat ze beschermt en helpt bij het reguleren van de chemische omgeving. Stijgende zenuwbanen in het ruggenmerg transporteren sensorische signalen naar de hersenen; dalende zenuwbanen transporteren motorische signalen naar de spieren en klieren. Reflexen kunnen binnen het ruggenmerg zelf worden voltooid, waardoor snelle reacties mogelijk zijn zonder directe tussenkomst van de hersenen.

Schade aan het centrale zenuwstelsel is vaak permanent omdat volwassen neuronen een beperkt regeneratievermogen hebben. Beroerte, trauma, multiple sclerose en neurodegeneratieve ziekten illustreren allemaal de gevolgen van verstoringen in deze beschermde maar kwetsbare kern. Onderzoek naar herstel van het ruggenmerg en hersen-computerinterfaces blijft de grenzen van wat mogelijk is bij herstel verleggen.

Elke bewuste beweging, elke waargenomen gewaarwording en elke gedachte is afhankelijk van de intacte werking van het centrale zenuwstelsel.