大脑主要包含灰质和白质。其中灰质含有最重要的脑细胞，称为神经元。这些细胞负责思考，感知，运动及控制身体等功能。 神经元之间通过组成轴突的白质来连接的。白质因表面覆盖的髓鞘含有脂质，颜色亮白而得名。 髓鞘是一种很好的电绝缘材料。大脑的外表面呈波纹状，这是因为大脑在头骨里紧包着。在所有物种中，人类拥有最为复杂的折叠结构的大脑。猫和狗的大脑表面有一些波纹，而老鼠没有。大脑的表面越光滑，大脑越简单。
