大脑半球表面为灰质即大脑皮质。大脑皮质是神经系统调节人体生理活动的最高中枢。根据大脑皮层各个部位在主要机能上的差异，可将其划为许多机能区，也叫神经中枢，比较重要的有躯体运动中枢（管理身体对侧骨骼肌的随意运动）、躯体感觉中枢（管理身体对侧皮肤、肌肉等处的感觉）、语言中枢（绝大多数人在左侧半球）、视觉中枢和听觉中枢等。
大脑皮层之下为白质，由神经纤维组成，联系皮层上各个中枢，并把皮层与皮层下各中枢联系起来。这样，大脑皮层便可以调节全身各器官的活动。这些神经纤维束受到损伤，就会出现相应的机能障碍。例如，脑出血损伤了一侧发自皮层躯体运动中枢下行的神经纤维束，便会出现对侧肢体瘫痪。在半球深部还有一灰质块，称为基底神经节，由尾状核和豆状核等组成。基底神经节与肌肉运动调节有关，当它发生病变时，则出现不随意动作。
自主神经：在脑神经和脊神经中都有分布到内脏、心血管和腺体的神经。支配内脏、心血管和腺体的传出神经叫做自主神经。因此，又称为内脏神经。它包括交感神经和副交感神经两部分，但它们的作用是相反的。例如交感神经能使瞳孔扩大，副交感神经则使瞳孔缩小；交感神经使心跳加快，心收缩力加强，副交感神经则使心跳减慢，心收缩力减弱。所以，当我们做剧烈运动时，交感神经活动加强而副交感神经的活动则减弱，使心跳加快加强。而当人休息时，副交感神经的活动加强而交感神经的活动减弱，则心跳减慢减弱。这样，内脏器官的活动才能相互协调和精确。