يتكون الدماغ عند الحيوانات البسيطة، مثل الديدان والحشرات، من مجموعات صغيرة من الخلايا العصبية، بينما تتميز الحيوانات ذات العمود الفقري بدماغ معقد التركيب يتكون من أجزاء عديدة. وتشتمل الحيوانات التي لها أدمغة عالية التطور على القردة العظمى والدلافين والحيتان. وللكائن البشري أرقى دماغ من ناحية التكوين، وهو ما يميز البشر عن سائر الأنواع الأخرى من الحيوانات، حيث يتكون الدماغ البشري من بلايين الخلايا المتصلة والمتداخلة التي تمكن الإنسان من استخدام اللغة وحل المشكلات المعقدة وإبداع الأعمال الفنية.
يتكون الدماغ البشري من كرة هلامية رمادية تميل إلى اللون الوردي، ويتميز سطحه بالعديد من النتوءات والأخاديد. ويزن دماغ المولود حديث الولادة أقل من نصف كيلوجرام، وعندما يصل إلى ست سنوات يصبح وزن دماغه 1,4كجم، وهو أقصى ما يصل إليه في الوزن.
وتكون أغلب خلايا الدماغ العصبية موجودة عند ميلاد الطفل، وتأتي زيادة وزن الدماغ من نمو الخلايا العصبية، ونمو الخلايا الداعمة، ونمو الوصلات التي تربط الخلايا. ويتعلم الشخص ويكتسب أنماطًا من السلوك بأسرع معدل في حياته كلها، خلال تلك السنوات الست الأولى من عمره.
تقوم شبكة من الأوعية الدموية بإمداد الدماغ بكميات هائلة من الأكسجين والغذاء الضروري. فالدماغ يشكل حوالي 2% فقط من إجمالي وزن الجسم، ولكنه يستخدم حوالي 20% من الأكسجين الذي يستهلكه الجسم كله في حالة الراحة. ويستطيع الدماغ الاستغناء عن الأكسجين لفترة تتراوح بين ثلاث وخمس دقائق فقط، يتعرض بعدها لحالة من التدمير الخطِر.