Hệ thần kinh trung ương của động vật có xương sống bao gồm não bộ và tủy sống. Cả hai đều có đặc trưng là rỗng. Ở động vật có xương sống bậc thấp thì não bộ chủ yếu kiểm soát chức năng của các thụ quan. Ở động vật có xương sống bậc cao thì tỷ lệ giữa não bộ và kích thước cơ thể là lớn hơn. Não bộ lớn hơn như vậy làm cho khả năng trao đổi thông tin giữa các bộ phận của não bộ là cao hơn. Các dây thần kinh từ tủy sống, nằm phía dưới não bộ, mở rộng ra đến lớp da, các nội tạng và các cơ. Một số dây thần kinh nối trực tiếp với não bộ, kết nối não với tai và phổi.
| Thần kinh lớp cá | Thần kinh lớp lưỡng cư | Thần kinh lớp bò sát | Thần kinh lớp chim | Thần kinh lớp thú. |
| Ở cá chép, hệ thần kinh hình ống gồm nào bộ (trong hộp sọ) và tuỳ sống (trong cung đốt sống). Não trước chưa phát triển nhưng tiểu não tương đối phát triển, có vai trò điểu hoà và phối hợp các hoạt động phức tạp khi bơi. Hành khứu giác, thuỳ thị giác cũng rất phát triển. | Chưa phát triển. | Hệ thần kinh của thằn lằn phát triển hơn so với của ếch, có não trước và tiểu não phát triển liên quan với đời sống và hoạt động phức tạp hơn. | Bộ não chim phát triển liên quan đến đời sống phức tạp và phạm vi hoạt động rộng. Trong bộ não thì não trước (đại não), não giữa (2 thuỳ thị giác) vả nào sau (tiểu não) phát triển hơn ở bò sát. | Phát triển to bán cầu não, tiểu não. |
