动物神经系统的进化是从简单到复杂，从分散到集中。动物神经系统的进化历程中，经历了无神经系统到简单的神经系统到复杂的神经系统；从没有脊椎到有脊椎到脑的出现的进化过程。草履虫是单细胞生物，无神经系统，仅有简单的趋利弊害反应。腔肠动物如海葵最早出现了神经系统，网状神经系统。网状神经系统传递无定向，一点受刺激能向多点传递。环节动物如蚯蚓为链状神经系统，神经细胞集中成神经节，神经纤维聚集成束成神经，前后神经以纵走神经相连，形成链状腹神经索。具有简单的学习和记忆能力。软体动物如章鱼虽然没有脊椎，但其神经细胞较多，具有较高智力水平。节肢动物如昆虫，神经系统更为集中，初步有了脑的分化。分为前脑，中脑，后脑3部分，比软体动物和环节动物较发达。身体分工明确，具有了很多复杂的行为。脊椎动物出现了脑和脊椎，神经系统高度集中。低等脊椎动物的脑还没有显示出主导功能，随着脊椎动物的进化，脑的结构和功能都渐渐发展起来。原始形式的大脑较小，只有大脑半球和嗅球主要功能为嗅觉，如鱼类；到了两栖类，大脑灰质增多，能够对传回来的部分冲动进行处理；从两栖类开始，出现了原皮质，一些高等爬行类则出现了新皮质。人的大脑皮质属新皮质，原皮质则变为了海马体；鸟类大脑则没有新皮质，大脑表面平滑，不像哺乳类那样有沟回。随着脑的出现和脑的功能日趋完善，动物的思维、行为也逐步复杂化。思维水平的复杂性基本取决于智力的高低，而智力可以说是是进化的产物。不同的动物在“智力”方面具有有明显差别，可以说神经系统的差异是一个主要原因。而除了脑容量的差异外，大脑结构的差异可以说是起着决定性的作用。根据功能的不同，可以将大脑分为不同的感觉区和运动区，各种不同的动物大脑皮质有不同的分区。一般情况，大脑越大，沟回越多，固定的感觉区和运动区就相对越小。人与一般动物最大的区别就是感觉区和运动区相对来说较小，联络区却相当确发达。这正是“人是万物之灵”的基础，有了发达的联络区，才可能出现复杂、多样的高级机能，如联想、记忆以及各种复杂的本能行为；才有机会具有有智慧，有深层的思维。