大脑主要包括脑干、间脑、小脑和端脑四部分。
脑干是位于脊髓和间脑之间较小部分，位于大脑下面。脑干的延髓部分下连脊髓，呈不规则的柱状形。脑干的功能主要是维持人体生命，包括心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等重要生理功能。
间脑一般分成丘脑、丘脑上部、丘脑下部、丘脑底部和丘脑后部五个部分。丘脑不仅是除嗅觉外一切感觉冲动传向大脑皮层的转换站，而且是重要的感觉整合机构之一。丘脑在维持和调节意识状态、警觉和注意力方面起着重要作用。
小脑位于大脑半球后方。它就像一个调节器，参与躯体平衡和肌肉张力的调解，以及随意运动的协调。所以，人喝醉酒时走路会晃晃悠悠，就是因为酒精麻痹了小脑。
端脑是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢。在医学及解剖学上，我们多用大脑一词来指代端脑。
大脑的断面分为白质与灰白质。其灰白质是指表层的数厘米厚的称为大脑皮质的一层，大脑皮质是神经细胞聚集的部分，具有六层的构造。