Ewolucja i organizacja układu nerwowego u zwierząt stanowi fascynujący przykład postępującej specjalizacji i centralizacji w świecie przyrody.
Układ nerwowy bezkręgowców ewoluował od prostego układu rozproszonego u parzydełkowców do bardziej złożonych form jak łańcuszkowy układ nerwowy i drabinkowy układ nerwowy u wyższych bezkręgowców.
Centralizacja układu nerwowego jest najbardziej zaawansowana u strunowców, gdzie wykształcił się złożony mózg z wyspecjalizowanymi obszarami.
U kręgowców (od ryb po ssaki) obserwuje się stopniowy rozwój struktur mózgowych, szczególnie kresomózgowia.
Proces cefalizacji doprowadził do wykształcenia wyspecjalizowanych narządów zmysłów w części głowowej.