Головной мозг млекопитающих состоит из тех же отделов, что и у других позвоночных, но он развит лучше по сравнению с мозгом пресмыкающихся. У рептилий на поверхности больших полушарий переднего мозга имеются лишь зачатки коры. У млекопитающих наружный слой больших полушарий переднего мозга полностью состоит из нервных клеток, образующих кору мозга. Чем больше нервных клеток в коре мозга, тем больше она развита и тем больше появляется в ней извилин. Кора головного мозга отвечает за выполнение многих функций, в том числе и за образование условных рефлексов. Мозжечок хорошо развит и также покрыт корой, которая имеет извилины. Такое развитие мозжечка связано с координацией сложных движений млекопитающих.