Daugelis žmonių mano, kad smegenys yra viena masė. Tačiau žiūrint tiesiogiai, matosi, kad iš tikrųjų per vidurį eina linija, iš esmės padalijanti smegenis į dvi dalis. Šios pusės yra žinomos kaip smegenų pusrutuliai. Apskritai dešinysis pusrutulis valdo kairę kūno pusę ir atvirkščiai. Kiekvienoje smegenų pusėje taip pat vyksta tam tikri smegenų procesai, už kurių kontrolę jos daugiausia atsakingos. Kiekviename pusrutulyje taip pat yra keletas mažesnių skyrių, vadinamų skilčiais, kurie yra susiję su tolesne specializacija. Nors smegenų pusrutuliai tam tikrais atžvilgiais skiriasi, jie yra susiję vienas su kitu ir dalijasi informacija.
Apskritai kiekvienas smegenų pusrutulis valdo priešingą kūno pusę. Pavyzdžiui, nerviniai impulsai, reikalingi dešinei rankai judėti, paprastai ateina iš kairės smegenų pusės. Panašiai kiekviena smegenų pusė paprastai apdoroja jutimo informaciją priešingoje kūno pusėje. Pavyzdžiui, jei kairę koją įkando šuo, kojos nervų sukurti skausmo impulsai bus siunčiami į kairę smegenų pusę.
Tam tikrus smegenų procesus taip pat dažnai daugiausia, nors nebūtinai išimtinai, tvarko kiekvienas iš pusrutulių. Pavyzdžiui, kairysis pusrutulis paprastai yra atsakingas už kalbą ir loginį informacijos skaidymą, o dešinysis pusrutulis yra atsakingas už erdvinį suvokimą ir bendros situacijos įvertinimą, remiantis mažesnėmis informacijos dalimis. Pažeidus vieną smegenų pusrutulį, pavyzdžiui, insulto atveju, šie skirtumai gali būti akivaizdūs. Pavyzdžiui, insultas kairiajame pusrutulyje gali palikti žmogų nesugebėti aiškiai bendrauti.
Smegenų pusrutuliuose taip pat yra atskiros specializuotos sritys, vadinamos skiltelėmis. Kiekviena skiltis paprastai yra atsakinga už tolesnius specializuotus procesus. Pavyzdžiui, priekinė skiltis dažnai dominuoja valdant emocijas, o pakaušio skiltis paprastai yra atsakinga už regėjimą. Nors kiekviename pusrutulyje yra vienodas skilčių skaičius ir tipas, ekspertai mano, kad kiekvienoje pusėje esančios skiltys dominuojančiuose procesuose gali atlikti šiek tiek skirtingą vaidmenį. Šis įsitikinimas visų pirma grindžiamas skirtingais simptomų modeliais, kurie buvo pastebėti, kai pažeidžiama konkreti kairiojo pusrutulio skiltis, palyginti su tuo, kad pažeidžiama ta pati dešiniojo pusrutulio skiltis.
Nors smegenų pusrutuliai yra fiziškai atskiri ir dažniausiai kontroliuoja skirtingus procesus, jie nėra visiškai nepriklausomi vienas nuo kito. Jie yra sujungti viduryje per nervinių skaidulų pluoštą, vadinamą corpus callosum. Tai leidžia smegenų pusrutuliams bendrauti ir dalytis informacija tarpusavyje, o tai jie daro reguliariai.