Головной мозг млекопитающих имеет те же отделы, что и мозг других позвоночных, но отличается большими размерами и очень сложным строением полушарий переднего мозга. Наружный слой их состоит из нервных клеток, образующих кору мозга. Именно в коре полушарий и происходят основные процессы высшей нервной деятельности. У более высокоорганизованных видов млекопитающих (особенно у обезьян) кора мозга образует многочисленные извилины и борозды, что резко увеличивает ее площадь. Органы чувств млекопитающих также отличаются большой сложностью и совершенством.