Den mänskliga hjärnan är centrum för det mänskliga nervsystemet och är ett mycket komplext organ. Den är innesluten i kraniet och har samma allmänna struktur som hjärnan hos andra däggdjur, men är mer än tre gånger så stor som hjärnan hos ett däggdjur med motsvarande kroppsstorlek. Den största delen av expansionen kommer från hjärnbarken, ett sammanflätad lager av neurala vävnader som täcker ytan av framhjärnan. Särskilt expanderade är frontalloberna, som är involverade i exekutiva funktioner som självkontroll, planering, resonemang och abstrakt tänkande. Den del av hjärnan som ägnas åt synen är också kraftigt förstorad hos människan.
Hjärnans utveckling, från de tidigaste spindelliknande däggdjuren via primater till hominider, kännetecknas av en stadig ökning av encefaliseringen, eller förhållandet mellan hjärnans och kroppens storlek. Den mänskliga hjärnan har uppskattats innehålla 50-100 miljarder (1011) neuroner, varav cirka 10 miljarder (1010) är kortikala pyramidceller. Dessa celler skickar signaler till varandra via cirka 100 biljoner (1014) synaptiska förbindelser.
Trots det faktum att den skyddas av skallens tjocka ben, att den svävar i cerebrospinalvätska och är isolerad från blodomloppet genom blod-hjärnbarriären, gör den mänskliga hjärnans ömtåliga natur att den är mottaglig för många typer av skador och sjukdomar. De vanligaste formerna av fysisk skada är slutna skador på huvudet, t.ex. ett slag mot huvudet, en stroke eller förgiftning med en mängd olika kemikalier som kan fungera som neurotoxiner. Infektioner i hjärnan är sällsynta på grund av de barriärer som skyddar den, men är mycket allvarliga när de inträffar. Vanligare är genetiskt betingade sjukdomar som Parkinsons sjukdom, multipel skleros och många andra. Ett antal psykiatriska tillstånd, t.ex. schizofreni och depression, anses allmänt vara orsakade åtminstone delvis av dysfunktioner i hjärnan, även om karaktären hos sådana anomalier i hjärnan inte är väl förstådd.