Todas las emociones humanas, como el amor, el odio, el miedo, la ira, la alegría y la tristeza, están controladas por el encéfalo.

También se encarga de recibir e interpretar las innumerables señales que le llegan desde el organismo y el exterior.

Sin embargo, hay bilaterales que muestran muy pocos rasgos distintivos de cefalización, como los bivalvos o briozoos.

La ubicación cefálica de ningún modo ha sido al azar: en los primitivos vermes, artrópodos y procordados con cuerpo longilíneo y de simetría bilateral (la misma que mantiene el Homo sapiens), el sistema nervioso central se ubica en la parte anterior o delantera ya que es (por ejemplo, en un gusano) la primera parte en entrar en un intenso contacto con el medio ambiente; del mismo modo, histológicamente se puede observar un nexo inicial (embrional) entre las células dérmicas y las nerviosas del encéfalo, ya que las neuronas serían mutadas y evolucionadas mediante una gran especialización de células dérmicas.

También es explicable filogenéticamente la corticalización, es decir, la aparición y desarrollo del córtex cerebral a partir del sistema límbico, y su progresivo desarrollo en áreas de arquitectura neuronal cada vez más complejas.

Esta última se halla en menor cantidad y es la que forma la corteza cerebral.

En el tronco encefálico se controlan las actividades involuntarias (por ejemplo, la tos, el vómito, el estornudo, etc.).

A pesar del gran número de especies animales en los que se puede encontrar encéfalo, hay un gran número de características comunes en su configuración celular, estructural y funcional.

En los mamíferos, estas partes son el telencéfalo, el diencéfalo, el cerebelo y el tronco del encéfalo.

Estas secciones se pueden dividir a su vez en hemisferios, lóbulos, corteza, áreas, etc.

[7]​ Una neurona típica posee unos miles de sinapsis, si bien algunos tipos poseen un número mucho menor.

El encéfalo usa la energía bioquímica procedente del metabolismo celular como desencadenante de las reacciones neuronales.

Durante ese tiempo, la molécula ha de acoplarse al receptor postsináptico adecuado, caso contrario degrada y queda como residuo en el líquido cefalorraquídeo.

Estos casos se dan muy frecuentemente en los procesos de aprendizaje, en donde la neurona ha de invertir un alto coste en neurotransmisores para que pueda existir una recepción óptima por alguna dendrita cercana y especializada en procesar esa información.

Así, el encéfalo no es una estructura inmutable, sino que responde a la experiencia vital del individuo.

Sin embargo el paso de substancias al interior del encéfalo está limitado por la barrera hematoencefálica.

El encéfalo utiliza aproximadamente el 20 % del oxígeno absorbido por los pulmones y para su correcto funcionamiento es necesario mantener un suministro constante de sangre.

En la mayor parte de los casos, estos daños suelen deberse a inflamaciones, edemas, o impactos en la cabeza.

Algunas enfermedades infecciosas que afectan al encéfalo vienen causadas por virus o bacterias.

La infección de las meninges puede llevar a una meningitis; la del encéfalo, una encefalitis, si se afectan ambos tejidos una meningoencefalitis.

La encefalopatía espongiforme bovina, también conocida como el mal de las vacas locas, es una enfermedad mortal entre el ganado y se asocia a priones.