Il cervello di un uomo adulto ha la forma di un ovoide con l’estremità più larga situata posteriormente; la convessità superiore corrisponde alla volta cranica; la faccia inferiore, appiattita, posa sulla base del cranio e, posteriormente, sulla falce del cervelletto, cioè su un setto fibroso, teso orizzontalmente nel cranio, che separa il cervello dal resto dell’encefalo. Il peso medio del cervello è lievemente maggiore nel sesso maschile che nel femminile (rispettivamente 1.400 e 1.200 g). Sulla linea mediana gli emisferi cerebrali sono separati da una fessura stretta e profonda, la scissura interemisferica, e sono collegati da fasci di fibre nervose, detti commissure, tra cui le più importanti sono il corpo calloso e il trigono. La superficie del cervello è resa irregolare dalla presenza di depressioni sinuose. Alcune di queste, molto profonde, o scissure, dividono gli emisferi in lobi, mentre le altre, meno marcate e più numerose, dividono i lobi in circonvoluzioni. Sulla superficie laterale sono individuabili il lobo frontale, anteriormente, il lobo parietale, superiormente, il lobo temporale, inferiormente, e il lobo occipitale, posteriormente. Occultato dai lobi frontale e temporale, al fondo della scissura di Silvio (che separa il lobo temporale dai lobi frontale e parietale), si trova il lobo dell’insula. Sulla faccia mediale degli emisferi sono visibili i primi quattro lobi menzionati e inoltre il lobo limbico.
Il cervello è costituito da sostanza grigia, cioè da regioni dove sono addensati i corpi delle cellule nervose e da sostanza bianca, costituita da fibre nervose, il cui rivestimento di mielina, biancheggiante, giustifica il nome. La sostanza grigia è addensata alla superficie degli emisferi, dei quali forma la corteccia. Vi sono inoltre zone di sostanza grigia profonde, che costituiscono i nuclei grigi centrali, rappresentati dal corpo striato e dal talamo. La sostanza bianca è costituita da fibre di proiezione, che collegano la corteccia a centri extracorticali, e da fibre di associazione che collegano i due emisferi e punti diversi dello stesso emisfero.
L’encefalo contiene un sistema di cavità dette ventricoli. Ogni emisfero racchiude un ventricolo laterale, che comunica, mediante il foro di Monro, con il terzo ventricolo impari e mediano; questo a sua volta comunica, mediante l’acquedotto di Silvio, con il quarto ventricolo, posto sotto il cervelletto, che si continua con il canale dell’ependima, contenuto nel midollo spinale. Nel sistema ventricolare circola il liquido cefalorachidiano, che viene secreto da formazioni vascolari, i plessi coroidei.
Il cervello è avvolto da involucri fibrosi, le meningi; la più esterna e robusta è la duramadre, aderente alla parete ossea; la più interna e delicata è la piamadre, che aderisce intimamente alla corteccia cerebrale; intermedia fra le due è l’aracnoide. Fra la piamadre e l’aracnoide esiste uno spazio sieroso, dove circola il liquido cefalorachidiano. La vascolarizzazione del cervello è provveduta dalle due arterie carotidi interne e dalle due arterie vertebrali. Questi quattro tronchi arteriosi e i loro rami si anastomizzano sotto la base del cervello, formando un anello vascolare, il poligono del Willis; da questo partono le arterie destinate alla corteccia cerebrale, formanti la rete della piamadre, e quelle destinate ai nuclei grigi centrali, penetranti direttamente nella massa cerebrale. Le ramificazioni capillari sono particolarmente fitte nel tessuto cerebrale. Il sangue venoso è raccolto dai seni venosi(longitudinale, superiore e laterale) situati nei solchi presenti sulla superficie interna del cranio; tali seni sono formati dallo sdoppiamento della duramadre e sboccano nelle vene giugulari e vertebrali.