Le système nerveux est divisé en deux parties principales : le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP). Le SNC comprend le cerveau et la moelle épinière, qui servent de centre de traitement et d'intégration de l'information. Le cerveau est impliqué dans le contrôle de fonctions vitales, la perception sensorielle, la motricité, et les fonctions cognitives supérieures comme la pensée et la mémoire. La moelle épinière transmet les informations entre le cerveau et le reste du corps.

Le SNP est composé de nerfs périphériques qui relaient l'information entre le SNC et le corps. Il est lui-même subdivisé en système nerveux somatique, qui contrôle les mouvements volontaires, et système nerveux autonome, qui régule les fonctions involontaires comme le rythme cardiaque et la digestion. Le système nerveux autonome est encore divisé en systèmes sympathique et parasympathique, qui ont respectivement des effets stimulants et relaxants sur le corps.

Le fonctionnement du système nerveux repose sur la communication entre les neurones, qui transmettent des signaux sous forme d'impulsions électriques. Ces signaux électriques voyagent le long de l'axone du neurone et traversent les synapses grâce à la libération de neurotransmetteurs. Ces molécules chimiques, en se fixant sur les récepteurs des cellules cibles, permettent la continuation du signal ou son inhibition.

Les neurones communiquent en formant des réseaux complexes, capables de traiter simultanément de multiples informations. Cette capacité de traitement est à la base des fonctions cérébrales comme la perception sensorielle, la coordination motrice et les processus cognitifs. Le système nerveux a également la capacité de s'adapter en réponse aux expériences et facteurs d'environnement, phénomène appelé plasticité neuronale.

Le système nerveux peut être affecté par diverses pathologies, qui perturbent son fonctionnement normal. Les maladies neurodégénératives, comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, résultent de la dégénérescence progressive des neurones, menant à des déficits cognitifs et moteurs. Les accidents vasculaires cérébraux, causés par une interruption de l'apport sanguin au cerveau, peuvent engendrer des dommages neuronaux importants.

Les troubles neurologiques incluent aussi des affections comme l'épilepsie, caractérisée par des crises récurrentes dues à une activité électrique anormale dans le cerveau. D'autres conditions, telles que la sclérose en plaques, sont engendrées par la détérioration de la myéline, la gaine protégeant les axones neuronaux. Le traitement des pathologies neurologiques implique souvent des approches multidisciplinaires, mêlant pharmacologie, thérapies physiques et parfois, chirurgie.