Нервная система воспринимает внешние и внутренние раздражители, анализирует и перерабатывает поступающую информацию, хранит следы прошлой активности (следы памяти) и соответственно регулирует и координирует функции организма.
В основе деятельности нервной системы лежит рефлекс, связанный с распространением возбуждения по рефлекторным дугам и процессом торможения. Нервная система образована главным образом нервной тканью, основная структурная и функциональная единица которой — нейрон. В ходе эволюции животных происходило постепенное усложнение нервной системы и одновременно усложнялось их поведение.
В развитии нервной системы отмечают несколько этапов.
У простейших нервной системы нет, но у некоторых инфузорий есть внутриклеточный фибриллярный возбудимый аппарат. По мере развития многоклеточных формируется специализированная ткань, способная к воспроизведению активных реакций, то есть к возбуждению. Сетевидная, или диффузная, нервная система впервые появляется у кишечнополостных (гидроидные полипы). Она образована отростками нейронов, диффузно распределенными по всему телу в виде сети. Диффузная нервная система быстро проводит возбуждение из точки раздражения во всех направлениях, что придает ей интегративные свойства.
Диффузной нервной системе свойственны и незначительные признаки централизации (у гидры уплотнения нервных элементов в области подошвы и орального полюса). Усложнение нервной системы шло параллельно с развитием органов движения и выражалось прежде всего в обособлении нейронов из диффузной сети, погружении их в глубь тела и образовании там скоплений. Так, у свободно живущих кишечнополостных (медуз) нейроны скапливаются в ганглии, образуя диффузно-узловую нервную систему. Формирование этого типа нервной системы связано, в первую очередь, с развитием специальных рецепторов на поверхности тела, способных избирательно реагировать на механические, химические и световые воздействия. Наряду с этим прогрессивно увеличивается число нейронов и разнообразие их типов, формируется нейроглия. Появляются двухполюсные нейроны, имеющие дендриты и аксоны. Проведение возбуждения становится направленным. Дифференцируются и нервные структуры, в которых осуществляется передача соответствующих сигналов другим клеткам, управляющим ответными реакциями организма. Таким образом, одни клетки специализируются на рецепции, другие — на проведении, третьи — на сокращении. Дальнейшее эволюционное усложнение нервной системы связано с централизацией и выработкой узлового типа организации (членистоногие, кольчатые черви, моллюски). Нейроны концентрируются в нервные узлы (ганглии), связанные нервными волокнами между собой, а также с рецепторами и исполнительными органами (мышцы, железы).
Дифференциация пищеварительной, половой, кровеносной и др. систем органов сопровождалась совершенствованием обеспечения взаимодействия между ними с помощью нервной системы. Происходит значительное усложнение и возникновение множества центральных нервных образований, находящихся в зависимости друг от друга. Околощитовидные ганглии и нервы, контролирующие питание и роющие движения, развиваются у филогенетически высших форм в рецепторы, воспринимающие свет, звук, запах; появляются органы чувств. Так как основные рецепторные органы располагаются в головном конце тела, то и соответствующие ганглии в головной части туловища развиваются сильнее, подчиняют себе деятельность остальных и образуют головной мозг. У членистоногих и кольчатых червей хорошо развита нервная цепочка. Формирование адаптивного поведения организма проявляет себя наиболее ярко на высшем уровне эволюции — у позвоночных — и связано с усложнением структуры нервной системы и усовершенствованием взаимодействия организма с внешней средой. Одни части нервной системы проявляют в филогенезе тенденцию усиленного роста, другие остаются слаборазвитыми. У рыб передний мозг слабо дифференцирован, но хорошо развиты задний и средний мозг, мозжечок. У земноводных и пресмыкающихся из переднего мозгового пузыря обособляются промежуточный мозг и два полушария с первичной корой мозга.
У птиц сильно развит мозжечок, средний и промежуточный мозг. Кора выражена слабо, но вместо нее сформировались особые структуры (гиперстриатум), выполняющие те же, что и кора у млекопитающих, функции.
Высшего развития нервная система достигает у млекопитающих, особенно у человека, главным образом за счет увеличения и усложнения строения коры больших полушарий. Развитие и дифференциация структур нервной системы у высших животных обусловили ее разделение на центральную и периферическую.