W dyskusjach na temat anatomii mózg i ośrodkowy układ nerwowy (OUN) mogą być określane jako oddzielne jednostki. Mózg jest jednak składnikiem ośrodkowego układu nerwowego, podobnie jak rdzeń kręgowy. Funkcjonuje jako centrum kontroli organizmu, zarówno przesyłając, jak i odbierając informacje, co robi za pomocą sygnałów elektrycznych zwanych impulsami nerwowymi. Te impulsy nerwowe są wysyłane wzdłuż rdzenia kręgowego i do tkanek organizmu przez nerwy wychodzące z kręgosłupa, dostarczając wiadomości z mózgu, takie jak polecenia do mięśni, aby się skurczyły. I odwrotnie, obwodowy układ nerwowy, który składa się z nerwów i komórek nerwowych rozmieszczonych w całym ciele, wysyła informacje z organizmu z powrotem do mózgu w celu interpretacji.
Tam, gdzie mózg jest centrum informacyjnym układu nerwowego, ośrodkowy układ nerwowy jako całość odpowiada za transmisję i interpretację wiadomości przesyłanych między mózgiem a ciałem. Impulsy nerwowe, które wędrują do mózgu lub od mózgu, muszą być kierowane w górę lub w dół rdzenia kręgowego, dolnej części ośrodkowego układu nerwowego. Te wysyłane z mózgu i skierowane do ciała są określane jako sygnały motoryczne, ponieważ zazwyczaj mówią mięśniom ciała, aby poruszały się w odpowiedzi na bodziec. Przykładem może być schodzenie z chodnika na piasek: komórki zwane receptorami czuciowymi sygnalizują mózgowi, że ziemia nie jest już twarda pod stopami, a mózg i centralny układ nerwowy koordynują i wysyłają sygnał motoryczny z powrotem do mięśni używanych podczas chodzenia. aby mogły dopasować się do nierównej powierzchni.
Centralny układ nerwowy również odbiera impulsy nerwowe z organizmu, znane jako sygnały czuciowe. Komórki receptorów czuciowych w skórze i całym ciele wysyłają do mózgu aktualizacje dotyczące wszystkiego, od bólu, przez temperaturę, po funkcjonowanie narządów — w ten sposób organizm utrzymuje swój stały stan działania, znany jako homeostaza. Sygnały te wędrują w górę rdzenia kręgowego do górnej części OUN: mózgu i pnia mózgu. Tam można je zinterpretować i określić odpowiednią reakcję organizmu, taką jak wzrost śliny w jamie ustnej w oczekiwaniu na posiłek lub szybkie zejście z piasku, który jest zbyt gorący, aby chodzić po nim. Dzięki tej koordynacji bodźców czuciowych i odpowiedzi ze strony ośrodkowego układu nerwowego oraz nerwów i receptorów obwodowych organizm może dostosować się zarówno do środowiska wewnętrznego, jak i zewnętrznego.