Phần lớn công việc của hệ thần kinh là tự động hoặc phản xạ. Ví dụ, khi ai đó véo vào cánh tay của chúng ta, cú véo đó sẽ kích thích các thụ thể cảm giác trên da và dây thần kinh sẽ truyền xung động đến tủy sống. Các tế bào thần kinh, thông qua các dây thần kinh vận động, truyền xung lực trở lại cơ cánh tay, khiến cơ cánh tay co lại và khiến chúng ta rút tay lại. Quá trình phản xạ này, hay còn gọi là cung phản xạ, xảy ra do xung thần kinh bị bắt bởi các thụ thể cảm giác của da không được gửi đến vỏ não để nhận phản hồi mà đi theo một con đường ngắn hơn đến tủy sống.
Ngược lại, hoạt động tự nguyện có liên quan đến nhiều vùng khác nhau của vỏ não - vùng vận động. Từ những khu vực này, các xung động đi qua tủy sống và dây thần kinh vận động đến các cơ.
Vỏ não của chúng ta phát triển hơn nhiều so với các loài động vật khác và có số lượng tế bào thần kinh nhiều hơn, thậm chí so với tinh tinh. Cấu trúc của bộ não tương ứng với sự phát triển tiến hóa mà một sinh vật đạt được. Vì vậy, côn trùng có trung tâm thần kinh độc lập nhưng không có não. Ở cá, não hầu như chỉ bao gồm các trung tâm thần kinh khứu giác và vị giác, trong khi ở chim, trung tâm lớn nhất là trung tâm thị giác. Loài bò sát có hai bán cầu não giống như con người. Động vật có vú có bộ não lớn nhất. Hầu hết chúng đều có vỏ não trơn tru, nhưng những động vật cao cấp hơn, chẳng hạn như tinh tinh, có số lượng nếp gấp và rãnh đáng kể.