Het grootste deel van de menselijke hersenen vult het grootste deel van de schedel en is verantwoordelijk voor de functies die het meest kenmerkend zijn voor de mens. Het cerebrum omvat de hersenschors en de onderliggende witte stof, plus dieper gelegen structuren zoals de basale ganglia en de hippocampus.

De hersenen zijn verdeeld in twee hemisferen die met elkaar verbonden zijn door het corpus callosum. Elke hemisfeer is verder onderverdeeld in lobben die verantwoordelijk zijn voor zicht, gehoor, somatosensorische waarneming, beweging, taal en uitvoerende functies. Witte-stofbanen verbinden verre corticale gebieden tot functionele netwerken die complexe cognitie ondersteunen.

Schade aan de grote hersenen kan vrijwel elke hogere functie aantasten, terwijl de essentiële levensondersteunende systemen intact blijven als de hersenstam gespaard blijft. De ontwikkelingsgroei van de grote hersenen ten opzichte van andere hersengebieden is een kenmerk van de menselijke evolutie. Moderne neuroimaging heeft aangetoond dat zelfs eenvoudige taken een beroep doen op wijdverspreide hersennetwerken in plaats van op afzonderlijke, geïsoleerde centra.

In het dagelijks taalgebruik verwijst "hersenen" vaak vooral naar deze dominante structuur.