構造は、大きく、大脳髄質と大脳皮質とに分けられる。
左右の脳はそれぞれ右脳、左脳と呼ばれ、役割分担がある。これを実験によって証明したのは1981(昭和56)年にノーベル医学・化学賞を受賞したアメリカのRoger Wolcott Sperry博士である。
大脳の左右は脳梁を代表とする交連と呼ばれる神経繊維束によって結ばれていて、情報の連絡が可能となっている。また大脳には大きな溝があって、これを境にして前頭葉、頭頂葉、側頭葉、後頭葉に4区分する。
大脳の深部には大脳基底核が、後方下部には小脳、真下には脳幹がある。