Главният мозък е преставен от мозъчен ствол, краен и малък мозък. Мозъчният ствол от своя страна включва продълговат мозък, мост, среден и междинен мозък. По подобие на гръбначния мозък, главният мозък включва сиво и бяло мозъчно вещество, които изпълняват различни функции.
Невроните като основна функционална единица на нервната система се състоят от тяло, на което се разполагат няколко къси израстъка в единия край и един дълъг израстък (аксон) в противоположния край. Телата на невроните от своя страна изграждат сивото вещество, а аксоните – бялото. В структурата на бялото мозъчно вещество влизат още глиални клетки и кръвоносни съдове. Аксоните в бялото вещество се групират в снопове и представляват своеобразна проводна система на възникващите нервни импулси.
Нервните влакна могат да бъдат разделени на асоциативни – те свързват части на едно и също полукълбо; комисурални – които свързват симетрични части от двете полукълба и проекционни – които свързват кората на крайния мозък с по-ниско разположените части на централната нервна система. Те от своя страна се разделят на низходящи и възходящи.
Низходящите влакна представляват аксони, които тръгват от кората на крайния мозък и достигат до редица области в гръбначния и главния мозък.
Бялото мозъчно вещество носи името си от искрящо белия седефен цвят на аксоните. В компонентите на мозъчния ствол (продълговат мозък, мост, среден и междинен мозък) бялото мозъчно вещество се разполага по повърхността им, а между групираните аксони се разполагат ядра сиво вещество. За разлика от това кората на крайния и малкия мозък е изградена от сиво мозъчно вещество, а под него се разполага бялото.
Израстъците на невроните, които излизат извън главния и гръбначния мозък сформират периферните нерви.
