Mózg można podzielić na dwa regiony. Pień mózgu to część mózgu rozciągająca się w dół w kierunku rdzenia kręgowego. Półkule mózgowe zawierają pomarszczoną zewnętrzną warstwę mózgu, zwaną korą mózgową, oraz kilka głębszych struktur, w tym jądra podstawy, hipokamp i jądra migdałowate.
Półkula mózgowa składa się głównie z bruzdowanej istoty szarej z wewnętrzną warstwą istoty białej. Szara materia mózgu zawiera ciała komórek neuronowych. Z drugiej strony istota biała jest biała, ponieważ zawiera mielinowane aksony, które wychodzą z ciała komórki neuronu. Grzbiety zmarszczek istoty szarej nazywane są gyri, a bruzdy nazywane są bruzdami lub szczelinami. Bruzda centralna jest jedną z najbardziej widocznych bruzd, która oddziela zakręty przedśrodkowe i postcentralne. Zakręt przedośrodkowy jest zaangażowany w funkcje motoryczne, podczas gdy zakręt zaośrodkowy kontroluje bodźce czuciowe.
Każdą półkulę mózgową można podzielić na cztery płaty, każdy z różnymi funkcjami. Płat czołowy, który obejmuje obszar za czołem i czubkiem głowy, jest zaangażowany w planowanie i ruch. Płat ciemieniowy, znajdujący się tuż za płatem czołowym, zarządza informacjami sensorycznymi. Płat potyliczny u podstawy czaszki jest zaangażowany w widzenie, a płat skroniowy, który leży po stronie mózgu za uszami, zarządza słyszeniem.
Półkule mózgowe kontrolują przeciwległe strony ciała, co oznacza, że prawa półkula mózgowa kontroluje lewą stronę ciała i odwrotnie. Na przykład informacja sensoryczna z prawej ręki przechodzi do lewej półkuli mózgu, gdzie jest przetwarzana. Aby poruszyć prawą ręką, sygnał musi pochodzić z lewej strony mózgu i ponownie przejść.
Duża wiązka nerwów zwana ciałem modzelowatym łączy lewą i prawą półkulę mózgową. Dwie półkule nie zawsze są dokładnie symetryczne i mogą być nieco wyspecjalizowane. Na przykład obszar Wernickego i Broca, dwie części mózgu zaangażowane w mowę, znajdują się na lewej półkuli mózgu.
Głębsze części półkul mózgowych mają również kluczowe znaczenie dla funkcjonowania mózgu. Jądra podstawne, zbiór jąder ściśle związanych z korą, regulują ruchy motoryczne. Hipokamp bierze udział w przechowywaniu i odzyskiwaniu pamięci. Jądra migdałowate kontrolują reakcje emocjonalne, zwłaszcza na emocje takie jak gniew i strach.