人腦最大的部分佔據了顱骨的大部分，並負責那些最能體現人類特徵的能力。大腦包括大腦皮質和其下方的白質，以及基底核和海馬體等深層結構。

大腦分為左右兩個半球，由胼胝體連接。每個半球進一步細分為多個腦葉，分別負責視覺、聽覺、軀體感覺、運動、語言和執行控制。白質束將遠處的皮質區域連接成功能網絡，支援複雜的認知功能。

大腦皮質損傷幾乎會損害所有高階功能，但如果腦幹未受損，基本生命維持系統則不受影響。大腦皮質相對於其他腦區的發育性擴張是人類演化的標誌。現代神經影像學研究表明，即使是簡單的任務也需要廣泛分佈的大腦網路參與，而不是單一孤立的腦區。

在日常語言中，「大腦」通常主要指的是這個主要結構。