OUN składa się z mózgowia i rdzenia kręgowego, osłoniętych trzema łącznotkankowymi osłonami, zwanymi oponami (twardówka, pajęczynówka i naczyniówka) oraz strukturami kostnymi (kości czaszki i kręgi kręgosłupa). Dodatkową ochronę stanowi płyn mózgowo-rdzeniowy, znajdujący się między pajęczynówką i naczyniówką. Naczyniówka dzięki silnemu ukrwieniu pełni też funkcje odżywcze. Specjalna budowa śródbłonka naczyń włosowatych naczyniówki sprawia, iż mogą przez tę warstwę przenikać tylko niektóre substancje, np. gazy oddechowe, woda, glukoza, co stanowi ochronę mózgu. Stąd warstwa ta zwana jest barierą krew-mózg.
Zadaniem ośrodkowego układu nerwowego jest koordynowanie czynności życiowych organizmu w oparciu o docierające do niego w postaci pobudzeń informacje. Informacje te, odebrane ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego przez receptory i przekazane do OUN przez nerwy układu obwodowego, podlegają w ośrodkowym układzie ocenie (poznawczej i emocjonalnej), selekcji oraz integracji, zanim zostaną przekazane za pośrednictwem układu obwodowego do odpowiednich efektorów. Część informacji jest w OUN przechowywana w postaci pamięci.