뇌는 수백만 년 동안 진행되어온 진화의 역사를 담고 있다. 계통발생학적으로는 원시적에 생겨난 뇌에서부터 가장 최근에 형성된 뇌에 이르기까지 고뇌, 구뇌, 신피질로 구분되는데 해부학적으로, 전뇌(forebrain), 중뇌(midbrain), 후뇌(hindbrain)로 구분된다.
진화가 잘된 유기체일수록 전뇌의 면적이 증가하면서 뇌의 전체적인 크기가 증가하고 특히 뇌의 바깥을 덮고 있는 신피질이 차지하는 영역이 많다. 태아발달 초기에 인간을 포함한 척추동물의 뇌는 액으로 차있는 신경관의 굴절에 의해서 세 부분으로 구분되고 아래쪽으로는 척수로 연결된