Sentralnervesystemet består av hjernen og ryggmargen. Det er kroppens primære kontroll- og integrasjonssenter, som mottar sensorisk informasjon, behandler den og utsteder motoriske kommandoer.

Hjernen er beskyttet av hodeskallen og av tre lag med hjernehinner; ryggmargen går innenfor ryggsøylen og er på lignende måte dekket. Begge er badet i cerebrospinalvæske som demper dem og bidrar til å regulere det kjemiske miljøet. Stigende kanaler i ryggmargen fører sensoriske signaler mot hjernen; nedadgående kanaler fører motoriske signaler mot muskler og kjertler. Refleksbuer kan fullføres i selve ryggmargen, noe som muliggjør raske responser uten direkte hjerneinvolvering.

Skader på sentralnervesystemet er ofte permanente fordi modne nevroner har begrenset kapasitet til å regenerere seg. Hjerneslag, traumer, multippel sklerose og nevrodegenerative sykdommer illustrerer alle konsekvensene av forstyrrelser i denne beskyttede, men sårbare kjernen. Forskning på reparasjon av ryggmargen og grensesnitt mellom hjerne og datamaskin fortsetter å flytte grensene for hva som kan bli mulig å gjenopprette.

Enhver bevisste bevegelse, enhver oppfattet følelse og enhver tanke avhenger av at sentralnervesystemet fungerer intakt.