Нервная система круглых червей состоит из нервного кольца, окружающего пищевод, и нескольких продольных нервных тяжей. Она образована небольшим числом нервных клеток, что свидетельствует о ее примитивных чертах. Наиболее развиты спинной и брюшной стволы, соединенные комиссурами и дающие ответвления к различным органам.
Органы чувств развиты слабо. У некоторых свободноживущих форм имеются глазки примитивного строения. Около рта расположены чувствительные щетинки и осязательные бугорки. Осязательные придатки имеются также обычно у самцов на заднем конце тела, которым они прикрепляются к телу самок или охватывают его при спаривании.