Centralny układ nerwowy składa się z mózgu i rdzenia kręgowego. Jest to główny ośrodek kontroli i integracji organizmu, odbierający bodźce sensoryczne, przetwarzający je i wydający polecenia ruchowe.

Mózg jest chroniony przez czaszkę i trzy warstwy opon mózgowo-rdzeniowych; rdzeń kręgowy przebiega wewnątrz kręgosłupa i jest podobnie osłonięty. Oba narządy są wypełnione płynem mózgowo-rdzeniowym, który je amortyzuje i pomaga regulować środowisko chemiczne. Drogi wstępujące w rdzeniu kręgowym przenoszą sygnały czuciowe do mózgu; drogi zstępujące przenoszą sygnały ruchowe do mięśni i gruczołów. Łuki odruchowe mogą być tworzone w samym rdzeniu kręgowym, umożliwiając szybkie reakcje bez bezpośredniego zaangażowania mózgu.

Uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego jest często trwałe, ponieważ dojrzałe neurony mają ograniczoną zdolność regeneracji. Udar, uraz, stwardnienie rozsiane i choroby neurodegeneracyjne ilustrują konsekwencje zaburzeń w tym chronionym, ale wrażliwym rdzeniu. Badania nad naprawą rdzenia kręgowego i interfejsami mózg-komputer wciąż poszerzają granice możliwości regeneracji.

Każdy celowy ruch, każde postrzegane wrażenie i każda myśl zależą od prawidłowego funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego.