Podstawową formą działania układu nerwowego jest odruch. Jest to reakcja organizmu na bodziec, która zachodzi przy udziale układu nerwowego. Strukturalnym podłożem odruchu jest łuk odruchowy. Łuk odruchowy stanowi drogę, jaką pokonuje impuls nerwowy od receptora do efektora. Receptory umożliwiają odbiór sygnału. Efektorami, czyli narządami wykonawczymi są komórki mięśniowe i gruczołowe.
Łuk odruchowy składa się z pięciu elementów: receptora, drogi dośrodkowej /czuciowej/, ośrodka nerwowego, drogi odśrodkowej /ruchowej/, efektora. Odruchy mogą być bezwarunkowe i warunkowe.
Odruchy bezwarunkowe są wrodzone. Zachodzą automatycznie, bardzo szybko, bez udziału świadomości. Łuki odruchowe, które umożliwiają ich przebieg są zdeterminowane genetycznie. Odruchami bezwarunkowymi są reakcje warunkujące przeżycie organizmu, w tym także obronę, np. odruch ssania, zwężanie źrenicy pod wpływem światła, cofanie ręki po ukłuciu. Umożliwiają też zachowania instynktowne. Związane są z ośrodkami rdzenia kręgowego i ośrodkami podkorowymi mózgu, i określane są jako niższe czynności nerwowe.
Odruchy warunkowe są nabyte podczas życia osobniczego. Powstają w wyniku kojarzenia bodźców /bodźca wywołującego reakcję z bodźcem obojętnym/. Związane są z działaniem kory mózgowej i innych struktur mózgu. Stanowią podstawę wyższych czynności nerwowych. Warunkują uczenie się.