人脑最大的部分占据了颅骨的大部分，并负责那些最能体现人类特征的能力。大脑包括大脑皮层和其下方的白质，以及基底神经节和海马体等深部结构。

大脑分为左右两个半球，由胼胝体连接。每个半球又进一步细分为多个脑叶，分别负责视觉、听觉、躯体感觉、运动、语言和执行控制。白质束将远处的皮层区域连接成功能网络，支持复杂的认知功能。

大脑皮层损伤几乎会损害所有高级功能，但如果脑干未受损，基本生命维持系统则不受影响。大脑皮层相对于其他脑区的发育性扩张是人类进化的标志。现代神经影像学研究表明，即使是简单的任务也需要广泛分布的大脑网络参与，而非单个孤立的脑区。

在日常语言中，“大脑”通常主要指的是这一主要结构。