Ο εγκέφαλος μπορεί να χωριστεί σε δύο περιοχές. Το στέλεχος του εγκεφάλου είναι το τμήμα του εγκεφάλου που εκτείνεται προς τα κάτω προς το νωτιαίο μυελό. Τα εγκεφαλικά ημισφαίρια περιέχουν το ζαρωμένο εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου, που ονομάζεται εγκεφαλικός φλοιός, και μερικές βαθύτερες δομές που περιλαμβάνουν τα βασικά γάγγλια, τον ιππόκαμπο και τους αμυγδαλοειδείς πυρήνες.
Ένα εγκεφαλικό ημισφαίριο αποτελείται κυρίως από αυλακωτή γκρίζα ύλη με εσωτερικό στρώμα λευκής ύλης. Η φαιά ουσία του εγκεφάλου περιέχει τα κύτταρα των νευρωνικών κυττάρων. Η λευκή ύλη, από την άλλη πλευρά, είναι λευκή επειδή περιέχει τους μυελινωμένους νευράξονες που εκτείνονται από το σώμα των νευρωνικών κυττάρων. Οι κορυφές των ρυτίδων της φαιάς ουσίας ονομάζονται gyri και οι αυλακώσεις ονομάζονται sulci ή σχισμές. Ο κεντρικός θύμος είναι ένας από τους πιο εξέχοντες θύμους, ο οποίος χωρίζει τον προκεντρικό και τον μετακεντρικό γύρο. Ο προκεντρικός γύρος εμπλέκεται στις κινητικές λειτουργίες, ενώ ο μετακεντρικός γύρος ελέγχει την αισθητηριακή είσοδο.
Κάθε εγκεφαλικό ημισφαίριο μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις λοβούς, καθένας με ξεχωριστές λειτουργίες. Ο μετωπιαίος λοβός, ο οποίος καλύπτει την περιοχή πίσω από το μέτωπο και την κορυφή του κεφαλιού, εμπλέκεται στο σχεδιασμό και την κίνηση. Ο βρεγματικός λοβός, που βρίσκεται ακριβώς πίσω από τον μετωπιαίο λοβό, διαχειρίζεται τις αισθητηριακές πληροφορίες. Ο ινιακός λοβός στη βάση του κρανίου εμπλέκεται με την όραση και ο κροταφικός λοβός, που βρίσκεται στο πλάι του εγκεφάλου πίσω από τα αυτιά, διαχειρίζεται την ακοή.
Τα εγκεφαλικά ημισφαίρια ελέγχουν τις αντίπλευρες πλευρές του σώματος, πράγμα που σημαίνει ότι το δεξί εγκεφαλικό ημισφαίριο ελέγχει την αριστερή πλευρά του σώματος και αντίστροφα. Οι αισθητηριακές πληροφορίες από το δεξί χέρι, για παράδειγμα, περνούν στο αριστερό εγκεφαλικό ημισφαίριο, όπου υποβάλλονται σε επεξεργασία. Για να μετακινήσετε το δεξί χέρι, το σήμα πρέπει να προέρχεται από την αριστερή πλευρά του εγκεφάλου και να διασταυρωθεί ξανά.
Μια μεγάλη δέσμη νεύρων που ονομάζεται corpus callosum συνδέει το αριστερό και το δεξί εγκεφαλικό ημισφαίριο. Τα δύο ημισφαίρια δεν είναι πάντα ακριβώς συμμετρικά και μπορεί να είναι κάπως εξειδικευμένα. Για παράδειγμα, η περιοχή του Wernicke και η περιοχή Broca, τα δύο μέρη του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην ομιλία, βρίσκονται και τα δύο στο αριστερό εγκεφαλικό ημισφαίριο.
Τα βαθύτερα μέρη των εγκεφαλικών ημισφαιρίων είναι επίσης κρίσιμα για τη λειτουργία του εγκεφάλου. Τα βασικά γάγγλια, μια συλλογή πυρήνων που συνδέονται στενά με τον φλοιό, ρυθμίζουν την κινητική κίνηση. Ο ιππόκαμπος εμπλέκεται στην αποθήκευση και ανάκτηση μνήμης. Οι αμυγδαλοειδείς πυρήνες ελέγχουν τις συναισθηματικές αντιδράσεις, ειδικά σε συναισθήματα όπως ο θυμός και ο φόβος.