Det centrala nervsystemet består av hjärnan och ryggmärgen. Det är kroppens primära kontroll- och integrationscenter, som tar emot sensorisk information, bearbetar den och utfärdar motoriska kommandon.

Hjärnan skyddas av skallen och av tre lager hjärnhinnor; ryggmärgen löper inuti ryggraden och är på liknande sätt täckt. Båda är täckta av cerebrospinalvätska som dämpar kuddar mot dem och hjälper till att reglera den kemiska miljön. Uppåtgående kanaler i ryggmärgen transporterar sensoriska signaler mot hjärnan; nedåtgående kanaler transporterar motoriska signaler mot muskler och körtlar. Reflexbågar kan kompletteras inuti själva ryggmärgen, vilket möjliggör snabba reaktioner utan direkt hjärninblandning.

Skador på det centrala nervsystemet är ofta permanenta eftersom mogna nervceller har begränsad förmåga att regenerera sig. Stroke, trauma, multipel skleros och neurodegenerativa sjukdomar illustrerar alla konsekvenserna av störningar i denna skyddade men sårbara kärna. Forskning om reparation av ryggmärgen och gränssnitt mellan hjärna och dator fortsätter att tänja på gränserna för vad som kan bli möjligt att återhämta sig.

Varje avsiktlig rörelse, varje upplevd förnimmelse och varje tanke är beroende av att det centrala nervsystemet fungerar intakt.