Smegenys yra daugumos aukštesniųjų būtybių, įskaitant žmones, intelekto, minčių ir instinktų centras. Žmonėms pagrindinės smegenų struktūros yra smegenys, smegenėlės ir smegenų kamienas. Kiekvienas iš jų susideda iš mažesnių organų ir struktūrų, palaikančių skirtingas psichines ir fizines funkcijas. Visos smegenų struktūros sudarytos iš nervinių ląstelių arba neuronų, kurie sąveikauja labai efektyviai, apdoroja jutiminį įvestį ir per sekundės dalis atlieka atitinkamą atsaką.
Smegenys yra centrinės nervų sistemos tęsinys, neuronų tinklas, egzistuojantis visame žmogaus kūne. Šie neuronai perduoda jutimo duomenis ir raumenų komandas į smegenis ir iš jų per nugaros smegenis, esančias apsauginiame stubure arba stubure. Nugaros smegenų viršuje esantis smegenų kamienas sudaro pačių smegenų pagrindą. Kaip ir daugelis smegenų struktūrų, smegenų kamienas reguliuoja specifines kūno funkcijas, šiuo atveju nevalingus veiksmus, tokius kaip kvėpavimas, kraujotaka ir miegas. Smegenų kamienas apima kitas smegenų struktūras, įskaitant tiltą ir pailgąsias smegenis.
Iš karto už smegenų kamieno yra smegenėlės, kurios, apdorodamos informaciją iš ausų ir kitų jutimo organų, koordinuoja judėjimą ir orientaciją. Tiesiai virš smegenėlių ir smegenų kamieno yra baziniai ganglijos, dar žinomos kaip limbinė sistema. Šios smegenų struktūros, įskaitant uodeginį branduolį, putameną ir globus pallidus, taip pat reguliuoja motorines funkcijas. Hipokampas ir migdolinis kūnas, dalyvaujantys pagrindiniame emociniame atsake ir atmintyje, taip pat yra limbinės sistemos dalis.
Centrinė smegenų struktūra yra smegenys; išorinis jo sluoksnis yra smegenų žievė, dar vadinama neokorteksu. Kaip ir kitos smegenų struktūros, smegenų žievė susideda iš neuronų. Konservuotose smegenyse neuronai yra pilki, todėl smegenys dažnai vadinamos pilkąja medžiaga. Smegenyse milijonai neuronų bendrauja tarpusavyje per ryšius, vadinamus sinapsėmis, palaikydami aukštesnes smegenų funkcijas, tokias kaip kalba, atmintis ir sudėtingas problemų sprendimas.
Smegenų žievė skirstoma į dešinįjį ir kairįjį pusrutulius; kiekvienas kontroliuoja skirtingus psichinius ir fizinius procesus. Po šiuo išoriniu sluoksniu vadinamoji baltoji medžiaga susideda iš aksonų – smegenų neuronų, jungiančių kūnus. Šioje baltojoje medžiagoje yra smegenų struktūrų, tokių kaip talamas ir pagumburis, kurios atlieka paprastesnes funkcijas, tokias kaip skausmas, apetitas ir hormonų atsakas. Baltose ir pilkosiose smegenų žievės srityse įvairios smegenų struktūros apdoroja informaciją, priima sprendimus ir inicijuoja veiksmus. Smegenys gali koordinuoti milijonus tokių sąveikų per bet kurią sekundę.