在所有脊椎动物和大多数无脊椎动物中，大脑是充当神经系统中心的器官。它位于头部，通常靠近感觉器官，例如视觉。它是脊椎动物体内最复杂的器官。在人类中，大脑皮层包含大约14–160亿个神经元，小脑中的神经元数量估计为55–700亿。每个神经元通过突触连接到其他数千个神经元。这些神经元通过称为轴突的长原生质纤维彼此通信，该质子纤维将一连串称为动作电位的信号脉冲传送到靶向特定受体细胞的大脑或身体的远处。

在生理上，大脑对人体的其他器官施加集中控制。它们通过产生肌肉活动模式并通过驱动称为激素的化学物质的分泌来作用于身体的其余部分。这种集中控制可以对环境变化做出快速而协调的响应。某些基本类型的反应性（例如反射）可以由脊髓或周围神经节介导，但是基于复杂的感官输入的行为的复杂的有目的的控制需要集中大脑的信息集成能力。

现在已经相当详细地了解了单个脑细胞的操作，但是它们在成千上万个集合中协作的方式尚待解决。现代神经科学的最新模型将大脑视为一台生物计算机，其机制与电子计算机大不相同，但是在某种意义上类似，即它从周围世界获取信息，以各种方式存储和处理信息。

本文比较了整个动物物种的大脑特性，其中最关注脊椎动物。它与人脑共享其他大脑的属性。人类大脑文章中介绍了人类大脑与其他大脑不同的方式。相反，这里可能涵盖了几个主题，因为在人类环境中可以谈论更多的话题。最重要的是人脑文章中介绍的脑部疾病和脑损伤的影响。

大脑的形状和大小在不同物种之间差异很大，并且识别共同特征通常很困难。然而，有许多大脑结构原理适用于多种物种。大脑结构的某些方面几乎是整个动物物种所共有的。其他人则将“高级”大脑与较原始的大脑区分开，或将脊椎动物与无脊椎动物区分开。

获取有关大脑解剖结构信息的最简单方法是通过视觉检查，但是已经开发了许多更复杂的技术。处于自然状态的脑组织太软而无法使用，但是可以通过浸入酒精或其他固定剂中使其硬化，然后切开以检查内部。在视觉上，大脑内部由具有深色的所谓灰质区域和由较浅颜色的白质区域分隔而成。通过用各种化学物质对脑组织切片进行染色，可以获得更多的信息，这些化学物质带出高浓度存在特定类型分子的区域。也可以使用显微镜检查大脑组织的微观结构，并追踪从一个大脑区域到另一个大脑区域的连接方式。

来自感觉器官的信息收集在大脑中。在那里它被用来确定生物体将采取什么行动。大脑处理原始数据以提取有关环境结构的信息。接下来，它将处理后的信息与有关动物当前需求的信息以及对过去情况的记忆结合在一起。最后，基于结果，它会生成电机响应模式。这些信号处理任务需要各种功能子系统之间的复杂相互作用。

大脑的功能是对动物的行为提供一致的控制。集中的大脑可以使肌肉群以复杂的方式共同激活。它也允许撞击在身体某一部位的刺激引起其他部位的反应，并且可以防止身体的不同部位相互交叉作用。